Что такое прецизионный кондиционер: классификация устройств и принцип работы агрегатов

Не думаете ли вы, что в серверных и дата-центрах, а также других помещениях, где сосредоточено огромное количество компьютеров и прочей техники, интенсивно выделяющей тепло, для поддержания постоянной температуры и влажности могут использоваться обычные бытовые кондиционеры?

В помещениях подобного предназначения должна поддерживаться температура, влажность и многие другие параметры в очень узком диапазоне, а обычные системы климат-контроля, даже самые мощные, не справляются с этой задачей. Поэтому все больше приобретает актуальность использования прецизионных кондиционеров.

О том, какие отличительные особенности имеет прецизионный кондиционер, что это такое вообще, как работает и какие виды этих устройств существуют пойдет речь в статье.

Особенности прецизионных кондиционеров

Прецизионный кондиционер или автономный кондиционер шкафного типа – это устройство, использование которого позволяет поддерживать в помещении ряд параметров: температуру, относительную влажность и подвижность воздуха в узком диапазоне.

А именно:

• диапазон допустимой вариабельности температуры: ±1 °С. А отдельные модели прецизионных кондиционеров позволяют еще больше сузить вариабельность значения, до ± 0,5 °С);
• диапазон вариабельности величины значения влажности + 5%;
• допустима работа прецизионного кондиционера при температуре окружающей среды в диапазоне от +50 °С до -60 °С.

При этом выделяемый теплоприток превышает значения, свойственные для основного помещения, в 5÷10 раз. Соответственно, создается очень высокая нагрузка на кондиционеры.

Но все равно, диапазон значений выдерживается. Ведь помимо того, что этот вид систем климатического контроля отличается повышенной точностью, к технике предъявляется еще и ряд требований относительно надежности.

Даже минута без кондиционирования может стать причиной катастрофических последствий. А, значит, и материальных убытков.

Прецизионные кондиционеры обеспечивают стабильную влажность и температуру (причем в узком диапазоне), несмотря на постоянное выделение большого количество тепла круглосуточно работающими устройствами

Да, есть еще одно требование, о котором нельзя не упомянуть – прецизионные кондиционеры должны иметь возможность оперативного запуска резервного блока при поломке основного.

То есть, даже в случае возникновения форс-мажорной ситуации, обеспечение постоянства режима температуры и влажности будет обеспечено. Да и проект кондиционирования серверной обычно составляют с учетом дополнительных мощностей.

Преимущества использования устройств

Использование прецизионных систем на различных технологических объектах объясняется необходимостью компенсации существенных удельных теплоизбытков, которые выделяются от технологического оборудования, чувствительного даже к самым незначительным изменениям температурного и влажностного режима.

То есть, чем больше отклонение температуры помещения от оптимальных значений, тем больше сокращается срок эксплуатации дорогостоящего оборудования.

Несмотря на то, что прецизионные кондиционеры отличает повышенная надежность, для обеспечения постоянства среды используется несколько устройств – это нивелирует опасность выведения из строя всей системы

Не устранение поломки системы климатического контроля в короткий срок может стать причиной поломки техники, генерирующей значительный теплоприток.

Например, при условии перегрева технологического оборудования в зале АТС, а также при недопустимом отклонении от оптимальной величины значения относительной влажности, вероятность поломки оборудование достаточно высока.

Прецизионные кондиционеры эффективно компенсируют существенные удельные теплоизбытки и дают возможность поддерживать необходимые параметры температурного и влажностного режима в помещении.

Сфера применения оборудования

Использование этих устройств для обеспечения безотказной и безаварийной работы технологического оборудования приобретает актуальность в следующих областях:

1. Фиксированная телефония – станции АТС, а также аппаратные помещения.
2. Мобильная телефония – узлы телекоммуникаций, имеются в виду коммутаторы и шлюзы.
3. Базовые и выносные станции, располагающиеся в зданиях или контейнерах.
4. Биллинг-центры.
5. Сектор IT – серверные и аппаратные комнаты, а также компьютерные залы и дата-центры.

В последнее время прецизионные кондиционеры используют и фармацевтические компании – в тех помещениях, где установлено дорогостоящее диагностическое оборудование. А также в современных лабораториях, отведенных для проведения исследований с реактивами, особенно чувствительными к условиям внешней среды. Или же – с колониями микроорганизмов.

Высокоточное, чистое производство – отрасль охватывает микроэлектронику, фармацевтику и космическую промышленностью, не обходится без прецизионных кондиционеров.

Многообразие моделей прецизионных кондиционеров позволяет выбрать оптимальный вариант – в зависимости от требований СН 512-78 и предназначения помещения, поддержание климатических условий в котором предстоит

Но и это не все – в некоторых музеях, библиотеках и прочих местах культурного досуга, где хранятся особо ценные экспонаты, также используются прецизионные кондиционеры.

Понятное дело, что там используются более бюджетные модели, ведь нет необходимости так уж строго соблюдать режим температуры и влажности, но все же.

Устройство прецизионного кондиционера

Точность и надежность агрегата объясняет его сложное устройство. Причем в зависимости от модели, оно может отличаться.

Обязательным является наличие:

1. Внутреннего блока, как правило, шкафного типа.
2. Наружного или внешнего блока.

В первом осуществляется предварительная подготовка воздуха непосредственно перед подачей его в помещение.

Во втором может быть расположен: конденсатор воздуха или жидкостный охладитель, в том случае, если же работа кондиционера осуществляется на холодной воде от чиллера или для конденсатора жидкостей, расположенного во внутреннем блоке.

Устройство прецизионного кондиционера и схематическое изображение его механизма функционирования. Вне зависимости от сложности устройства модели, этот механизм имеет место

Приведенная выше схема предельно упрощена. Она отображает  принцип работы в общих чертах.

Учтите, что кроме всех перечисленных деталей, внутренний блок прецизионного кондиционера включает в состав следующие устройства:

• компрессор;
• испаритель;
• дроссель;
• фильтрационные компоненты;
• дополнительные приборы, использующие для нагрева электричество;
• увлажнители воздуха, при необходимости;
• воздушные вентиляторы;
• арматура – как запорная, так и регулирующая.

Наличие всех остальных элементов определяется конкретной моделью и требованиями, предъявляемыми к ней и тому помещению, в котором устройство будет работать. Иначе говоря, они являются вариативной составляющей.

Механизм функционирования устройства

Основной принцип работы этого устройства можно объяснить так: вначале происходит сжатие газообразного холодильного агента в компрессоре. Затем холодильный агент после этого попадает в конденсатор. Там происходит его конденсация – процесс делает возможным отвод тепла от хладагента.

Следующим этапом осуществляется прохождение пребывающего в жидкостном агрегатном состоянии холодильного агента чрез дросселирующее устройство. Это приводит к снижению показателей температуры и давления жидкого хладагента.

И уже в этом состоянии происходит попадание хладагента в испаритель. Там он переходит в состояние газа и вновь возвращается в компрессор.

Так вот, именно продуваемый через испаритель воздух забирается из помещения, где необходимо поддерживать температуру и влажность в узком диапазоне значений.

На схеме изображены потоки горячего и холодного воздуха, проходящие через прецизионный кондиционер постоянно. Приведенная схема актуальна во всех моделях

Проходя чрез испаритель воздух охлаждается, и уже в таком виде вновь попадает в помещение. Схема работы прецизионного кондиционера в иллюстративном виде показана выше.

Функции внутреннего блока

Они определяются предназначением конкретной модели. Логично предположить, что количество функций определяет сферу возможного применения агрегата:

• исключительно охлаждение;
• охлаждение и электроподогрев с возможностью регулирования температурного режима;
• охлаждение и повышение влажности.

Наиболее совершенным вариантом является сочетание функции охлаждения, повышения влажности и электроподогрева.

Бывает и так, что определенная модель заводом изготавливается по индивидуальному заказу, и встраиваются в нее функции, не предусмотренные изначальной комплектацией.

Постоянное выведение горячего воздуха и непрекращающееся обеспечение притока холодного – так характеризуется работа прецизионного кондиционера. При этом вариантов подачи воздушных масс очень много

Внутренние блоки могут отличаться видами забора и подачи воздуха внутрь помещения. Например, забор может происходить в лицевой части, а подача в верхней. Она осуществляется через воздуховод, находящийся между потолками – ложным и основным.

Имеются и другие варианты:

1. Происходящий в лицевой части забор сочетается с подачей в верхней части, прямо в помещение.
2. В верхней части забор осуществляется чрез воздуховод, расположенный промеж потолками (ложным и основным). Подача происходит, соответственно, с нижней части.
3. Забор происходит в верхней части прямо из помещения, а подача под ложный пол осуществляется с нижней части.
4. Забор сзади и под ложным полом с нижней части происходит, а подача осуществляется в верхней части чрез воздуховод, расположенный промеж потолками – ложным и основным.

Бывает и так, что забор осуществляется под ложным потолком с нижней части и сзади. Подача происходит прямо в помещение, в верхней части.

Сложное устройство прецизионного кондиционера объясняется точностью и важностью тех функций, которые он выполняет. На приведенной схеме хорошо видны все эти особенности

Такая вариативность функций объясняет широкие возможности прецизионных кондиционеров.

Структура и механизм выбранной модели может быть в индивидуальном порядке «заточен» под особенности помещения, в котором его планируется использовать.

Классификация прецизионных кондиционеров

В зависимости от конструкции внутренних блоков, прецизионные кондиционеры классифицируются на следующие типы:

• потолочные;
• шкафные прецизионные типы кондиционеров;
• межрядные.

В зависимости от способа охлаждения конденсаторов они бывают воздушными и жидкостными. Взяв в основу классификации используемый теплоноситель – воду или этиленгликоль.

Каждая из перечисленных выше категорий имеет свои особенности, преимущества и недостатки, которые обязательно нужно учесть в ходе осуществления выбора системы контроля температурного и влажностного режима помещения.

Фреоновые прецизионные кондиционеры

Для объектов телекоммуникаций предусмотрены фреоновые моноблоки и системы климат-контроля прецизионного типа.

Для стационарных объектов покрупнее используются шкафные внутренние блоки и межрядные кондиционеры.

Классическим и самым экономичным в плане капитальных затрат решением для серверных признаются шкафные кондиционеры, оснащенные испарителем непосредственного кипения, они же фреоновые.

Вот так выглядят фреоновые прецизионные кондиционеры в разрезе. На схеме изображено одно и то же устройство, только с разных сторон

Возможны различные варианты их исполнения: с наружным конденсатором с охлаждением воздушного типа, с конденсатором жидкостного охлаждения встроенного типа, а также укомплектованные сухой градирней.

Похожими разновидностями конденсаторов отличаются и межрядные кондиционеры с прямым испарением (категория шифруется как DX).

Жидкостные прецизионные устройства

Шкафные прецизионные кондиционеры, оснащенные жидкостным теплообменником, применяются в охладительной чиллерной схеме как доводчики.

В данном случае, надежность эксплуатации и температурный режим охлаждения определяются  принятой принципиальной схемой холодоснабжения объекта – схема включает в себя наличие чиллеров и насосных групп.

Стартовые капитальные затраты превышают на 30-40% затраты, связанные с фреоновыми кондиционерами. Нельзя не отметить, что проведение  оптимизации схемы холодоснабжения становится возможным снижение эксплуатационных расходов.

Прецизионный кондиционер с фрикулингом

Механизм функционирования этого типа кондиционера базируется на использовании сниженных наружных температур.

Свободное охлаждение (по-английски – фрикулинг) легко и просто реализуется во фреоновом прецизионном кондиционере шкафного типа с конденсатором (жидкостным) и сухой градирней.

Прецизионный кондиционер, оснащенный фрикулингом – схема устройства с 2-мя контурами (красным обозначен жидкостной теплообменник, синим – содержащий этиленгликоль)

Понадобится 2-й теплообменник (жидкостной) и этиленгликоль, который заполняет контур сухой градирни. При падении температуры окружающей среды на расчетный уровень охлаждение будет происходить за счет функционирования 2-го контура – теплообменника и градирни.

Несмотря на увеличение изначальных вложений на закупку дополнительного оборудования, срок окупаемости этих агрегатов будет менее 2-х лет , а более точный расчет можно осуществить, зная размер местных тарифов.

Особенности систем резервирования

Прецизионные кондиционеры для возможности реализации резервирования функции охлаждения оснащены дополнительными теплообменниками – жидкостными и фреоновыми.

Основной принцип функционирования данной системы состоит не просто в банальном дублировании охладительных систем, а в применении систем охлаждения с отличными друг от друга принципами работы.

Система резервирования позволяет существенно повысить функциональные характеристики системы кондиционирования, а значит можно будет установить ее практически в любом помещении

Иначе говоря, в одном устройстве комбинируются агрегаты, оснащенные различными источниками охлаждения.

Необходимость в резервировании и его степень устанавливается нормативными требованиями в соответствии с классом отказоустойчивости объекта – определяется по TIER.

Выводы и полезное видео по теме

На видео – процесс обслуживания мастером прецизионного кондиционера с пошаговым разбором всех особенностей функционирования этого устройства, а также требований к уходу за ним:

Прецизионный кондиционер позволяет поддерживать температуру и влажность помещений в узком диапазоне значений. Данная функция имеет важное значение в помещениях, где находится и функционирует оборудование, чувствительное к малейшим перепадам климатических условий. Именно поэтому позиционные кондиционеры используются в серверных, дата-центрах и высокотехнологичных лабораториях.

У вас есть опыт работы с этой техникой, вопросы относительно установки, выбора или монтажа прецизионных кондиционеров? Возникли проблемы с функционированием прецизионных кондиционеров, претензии к производителям или сервисным компаниям? В таком случае, обязательно поделитесь комментарием ниже – можете быть уверены в том, что ваше мнение не останется без внимания.