Системи кондиціювання для серверних приміщень

Завдання організації ефективної та економічної системи контролю параметрів повітря у приміщеннях такого типу можна вирішувати кількома способами. Але в будь-якому випадку необхідно визначити:

скільки потрібно кондиціонерів: один — з максимальною холодопродуктивністю, або якщо вимоги щодо підтримки параметрів повітря дуже суворі, застосувати повне або часткове резервування;
як при використанні резервного кондиціонера досягти рівномірного вироблення ресурсу обладнання;
як забезпечити моніторинг системи кондиціювання та інтегрувати її роботу у загальну систему диспетчеризації інженерних систем, насамперед пожежної сигналізації;
яким способом розширити температурні межі ефективної роботи кондиціонерного обладнання та, насамперед, підвищити його працездатність при негативних температурах зовнішнього повітря.

Як правило, у подібних ситуаціях розглядається варіант установки прецизійних кондиціонерів, які призначені для точного підтримання заданих параметрів температури, вологості та рухливості повітря за рахунок спеціальних пристроїв у внутрішньому та зовнішньому блоках. Так, працездатність кондиціонера в діапазоні температур від - 30°С до + 45°С стає можливою завдяки триходовому клапану в конденсаторному блоці та контролю тиску конденсації, а необхідну вологість повітря забезпечує парозволожувач, продуктивність якого підбирається в залежності від заданих умов.

За потреби можна встановити резервні кондиціонери. Черговість роботи обладнання забезпечується налаштуванням контролера. При збільшенні температури в приміщенні вище заданої, резервний кондиціонервмикається автоматично. Можна вибрати режим поперемінного включення кондиціонерів, який обумовлює більш рівномірне знос основного обладнання.

Прецизійні кондиціонери можна інтегрувати у загальну систему диспетчеризації, але для цього доведеться закупити додаткове апаратне та програмне забезпечення.

Два основних недоліки системи кондиціювання на базі прецизійних кондиціонерів - їх габарити (внутрішній блок - 600 х 600 х 1900 мм) та висока вартість.

Простішим способом створення систем кондиціювання для спеціальних приміщень є використання спліт-систем. Вони застосовуються для достатньо точної підтримки температури повітря всередині приміщень за відсутності жорстких вимог щодо вологості повітря, забезпечуючи значення вологості не вище 60-80%.

Без доопрацювання більшість моделей кондиціонерів можна експлуатувати у температурному діапазоні від +5 до +45°С, що не повною мірою відповідає кліматичним умовам України. Виникає безліч проблем, пов'язаних із експлуатацією систем кондиціювання в діапазоні знижених температур. Так, потрапляння рідкого холодоагенту в картер компресора може спричинити гідравлічний удар під час пуску та викид у систему олії з картера. Робота в такому режимі супроводжуватиметься обмерзанням внутрішнього блоку, що перешкоджає відводу конденсату через дренажну систему.

Як же забезпечити цілорічний функціонування зовнішнього блоку кондиціонера? Зауважимо, що робота кондиціонера на тепло при негативних температурах зовнішнього повітря все-таки неефективна, тому краще використовувати цей режим тільки в паспортних температурних межах конкретного кондиціонера. Головне забезпечити гарантоване охолодження при температурі зовнішнього повітря до -30°С.Вирішується ця проблема двома шляхами. Перший - обігрів картера компресора для покращення в'язкості олії та усунення ефекту «закипання» холодоагенту при пуску. Другий - зменшення потоку повітря через теплообмінник зовнішнього блока чиллера для стабілізації тиску конденсації.

Обігрів картера забезпечується установкою бандажного нагрівача, а ось з підпорядкуванням величин робочих тисків всмоктування та нагнітання зі зміною повітряного потоку через конденсатор, тобто зі швидкістю обертання вентилятора зовнішнього блоку, виникають проблеми. Зниження швидкості вентилятора це зменшення напруги на його обмотках. В ідеалі - від поточної напруги мережі живлення до нуля. Однак зниження напруги на обмотках вентилятора нижче 100-110В, тобто до 20-25% потужності може призвести до виходу його з ладу через збільшення активної складової опору навантаження. Та й вентилятор при цьому стає "слабким". Навіть не найсильніший вітер його зупинить або змусить обертатись у протилежному напрямку. Для вирішення проблеми необхідне встановлення якісного регулятора, що підтримує необхідний тиск на лінії нагнітання.

До того ж, якщо відведення дренажу від внутрішнього блоку кондиціонера здійснюється на вулицю або в холодне приміщення, для виключення промерзання необхідно встановити дренажний нагрівач. Він є гріючим дротом, що активізується при подачі напруги на зовнішній блок.

Систему з регулятора швидкості обертання вентилятора зовнішнього блоку по тиску фреону, бандажного нагрівача та обігрівача дренажу, що забезпечує цілорічну роботу кондиціонера, називають низькотемпературним комплектом.

З особливою ретельністю необхідно підійти до вибору регулятора швидкості обертання вентилятора. Ці прилади неУніверсальні, можуть використовуватися не з усіма моделями кондиціонерів, а у разі поломки неякісні пристрої можуть призвести до заклинювання компресора. Перевагу варто віддавати регуляторам із широтно-імпульсною модуляцією. Вони дозволяють знижувати потужність вентилятора до мінімальних значень (1-2% від номінальної) та впевнено долати вітрові навантаження. Амплітудне перетворення не дозволяє знижувати потужність вентилятора нижче 20-25% від номінальної. Одним з таких приладів є регулятор швидкості обертання нового покоління Півн.

Випробування в кліматичній лабораторії НВО «Наука» показали, що для виходу кондиціонера на робочий режим за температури зовнішнього повітря −30°С необхідно знизити потужність вентилятора до 2% від номінальної або зупинити його. У регуляторі ПВВР була випробувана програма повної зупинки вентилятора до досягнення необхідної температури конденсації холодоагенту, але при -30 ° С в перші 2-3 секунди розкручування тиск конденсації різко падає, і датчик температури зупиняє вентилятор. Через 5-7 секунд процес повторюється - кондиціонер працює в режимі пульсацій тисків всмоктування та нагнітання, що ні до чого хорошого не призводить. Цей режим у приладі ПВВ повністю виключений і обраний наступний алгоритм роботи: після 5 секунд розкручування на максимальній швидкості вентилятор переходить на мінімальні обороти, що відповідають не більше 2% його номінальної потужності, до досягнення температури конденсації холодоагенту +30°С. Вбудований процесор дозволяє знижувати до мінімуму середнє значення напруги на обмотках вентилятора без загрози виходу його з ладу. Від +30 ° С до +40 ° С - зона утримання. Понад +40 ° С - обертання з максимальною швидкістю. З максимальною ж швидкістювентилятор зовнішнього блоку обертається у режимі роботи на «тепло». Регулятор СеВеР дозволяє підтримувати температуру конденсації холодоагенту не нижче 34°С, створюючи хороші умови для кипіння фреону, виключаючи обмерзання випарника внутрішнього блоку та зупинку кондиціонера через захист від заморозки. При виході з ладу датчика температури або пошкодження (обрив, коротке замикання) його ланцюга вентилятор зовнішнього блоку включається на максимальні оберти, що виключає пошкодження компресора через перегрівання. Сівер адаптований для використання з будь-якими марками спліт-систем «тільки холод», «тепло-холод», «інвертор», що працюють на фреонах R22, R410.

Як правило, у серверних кімнатах застосовується стовідсоткове резервування потужності кондиціювання. Це означає встановлення двох кондиціонерів, кожен із яких здатний повністю забезпечити приміщення холодом у будь-яку пору року. При п'ятдесятивідсотковому резервуванні встановлюються три агрегати потужністю, що дорівнює половині необхідної. Два з них працюють одночасно, третій – резервний.

За будь-якого типу резервування з метою досягнення рівномірного зносу та забезпечення технічного обслуговування обладнання необхідно здійснювати ротацію працюючих агрегатів. Ці функції виконують модулі керування кондиціонерами або ротаційні блоки.

Їх призначення - контроль режиму роботи та управління кондиціонерами за схемою "основний" - "резервний", інтеграція системи кондиціювання з пожежною сигналізацією, системою електропостачання та іншими необхідними підсистемами, забезпечення режиму чергування кондиціонерів із заданим періодом часу. Модулі управління кондиціонерами БРК та МУК-2 добре зарекомендували себе на українському ринку. Для ротації двох кондиціонерів використовують МУК-2, для трьох — БРК-3.

Прилад МУК-2 адаптований до роботи з будь-якими марками спліт-систем без адаптерів, зміни штатних схем підключення та додаткових доробок. Пристрій оцінює працездатність кондиціонера, вимірюючи різницю температур повітря потоку через теплообмінник внутрішнього блоку.

Прилад не потребує додаткового термостату, йому не потрібний додатковий бокс для встановлення. МУК-2 може сигналізувати на диспетчерський пункт про відключення електроживлення, перекос фаз живильної мережі, несправності в кондиціонерах, спрацьовування пожежної сигналізації або аварійному перегріві приміщення. При цьому використовується «сухий контакт» або інтерфейс RS-485 (швидкість до 192 Кбіт/сек.). У разі спрацювання пожежної сигналізації він дає змогу відключати систему кондиціювання. Модернізація модуля може здійснюватись шляхом перепрограмування мікропроцесора.

Застосування МУК-2 у серверних приміщеннях підвищує ефективність і надійність системи кондиціювання, продовжує термін її служби, вирішує проблеми, пов'язані з контролем працездатності обладнання. При цьому витрати на встановлення дуже незначні.

Підсумовуючи, можна сказати, що після відповідного доопрацювання якісні спліт-системи, оснащені грамотною системою автоматики, здатні повною мірою виконувати функції прецизійного контролю температурно-вологісних параметрів у серверному приміщенні.

Матеріал підготовлений фахівцями компанії ТОВ «Евістрейд»