Казахстан - наш дом, внедряя надежные передовые технологии, мы cделаем его современным и сильным!
Прецизионный от английского слова precision - точный. Прецизионный кондиционер это автономный кондиционер шкафного типа для точного поддержания параметров воздуха по температуре, относительной влажности, подвижности воздуха в обслуживаемом помещении.
Точность поддержания температуры: ±1°С
Точность поддержания влажности: + 5% отн. вл.
Функционирование при температуре наружного воздуха: от +50°С до -60°С.
Зачем необходимо применять прецизионные кондиционеры?
Применение прецизионных систем на технологических объектах обусловлено необходимостью компенсации больших удельных теплоизбытков, выделяемых от технологического оборудования, которое, в свою очередь, очень чувствительно даже к минимальным изменениям температуры и относительной влажности. Соответственно, чем больше температура в помещении отклоняется от оптимальной, тем меньше срок службы технологического оборудования. Прецизионные системы обеспечивают эффективную компенсацию значительных удельных теплоизбытков и позволяют поддерживать требуемые температурно-влажностные параметры воздуха в помещении.
При перегреве технологического оборудования, например, зале АТС, а также отклонении от значения необходимой относительной влажности оборудование выходит из строя.
Области применения прецизионных кондиционеров
Прецизионные кондиционеры необходимы для обеспечения безотказной и безаварийной работы технологического оборудования в следующих областях:
Фиксированная телефония:
Станции АТС;
Аппаратные помещения;
Мобильная телефония:
Телекоммуникационные узлы (коммутаторы, шлюзы);
Базовые и выносные станции в зданиях или контейнерах;
Биллинговые центры;
Сектор информационных технологий (IT):
Серверные помещения;
Аппаратные помещения;
Компьютерные залы, Банки данных (Data Center);
Медицина:
Диагностические помещения;
Лаборатории;
Высокоточное производство:
Чистое производство в микроэлектронике, космической промышленности, фармацевтике.
Стандарты и нормы
Температурно-влажностные параметры воздуха в технологических помещениях
Общие требования по температуре и относительной влажности в технологических помещениях
Общие технические требования к зданиям и помещениям для установки оборудования информационных технологий СН 512-78
Нельзя не упомянуть об особенностях рынка климата. Как правило, приобретая любое технологическое оборудование бытового, а тем более промышленного уровня, каждый покупатель задумывается об одних и тех же вопросах.
STULZ отвечает на все эти вопросы положительно.
В настоящее время существует тенденция большого роста тепловыделений в технологических помещениях, что приводит к созданию огромных систем воздушного охлаждения. Причем растет именно плотность тепловыделений на 1 м2 площади оборудования. Но у традиционного прецизионного кондиционирования существуют границы возможностей, определяемые физикой процесса. Т.е. в технологическом помещении можно организовать охлаждаемый поток сколь угодной мощности, соорудить тайфун местного масштаба. Возможно, даже потоком воздуха поднять в воздух стойку с серверами. А вот качественно охладить нельзя. При высоких значениях удельных теплоизбытков на 1 м2, Неизбежен локальный перегрев внутри серверной стойки. И в этом случае не помогут никакие доводчики, только усложняющие, утяжеляющие, (а значит, снижающие надёжность) архитектуру климатического оборудования в ЦОД и, безусловно, резко увеличивающие как капитальные, так и эксплуатационные затраты. Единственным решением данной задачи является непосредственный подвод технологической охлажденной воды в стойку или к электронному элементу. Жидкостные элементы расположены внизу стойки, ниже устанавливаемого оборудования, т.о. исключен его контакт с жидкостью. Контроллер охлаждающей машины оснащен аварийным отключением по напольным датчикам протечки, с отключением запорных клапанов на магистрали с охлажденной жидкостью.
Рассчитанная температура охлаждающей жидкости, подаваемая в теплообменник, позволяет не опускаться ниже точки росы, что приводит к постоянному влагосодержанию в стойке, и отсутствию конденсата на оборудовании.
Положительные факторы данного оборудования:
Система герметична и может использоваться в любом технологическом помещении. Самое замечательное, что, используя связку решений Cyber Chill - Datachiller, либо Cyber Cool возможна организация гарантированного поддержания микроклиматических параметров воздуха для ЦОД любой конфигурации. Т.е. применяя внешние чиллеры Cyber Cool и промежуточные насосные станции STULZ CPI, для выхода охлаждённой воды для стоек 12 градусов, либо используя только Datachiller, организуется не только зона непосредственного вычислителя в водоохлаждаемых серверных стойках различной производительности (до 10. до 15, до 26, либо до 35 кВт на стойку), но и посредством использования прецизионных кондиционеров на охлаждённой воде, поддерживается микроклимат для остального оборудования ЦОД (систем хранения, маршрутизаторов, ИБП и т.д.) выделяющего значительно меньшее количество тепла и позволяющее применить традиционное климатическое оборудование.
Отсутствие большого рециркуляционного потока позволяет сильно снизить уровень шума в помещении.
Высокая плотность расположения тепловыделяемого оборудования в одной стойке. Без таких стоек Заказчик мог установить в одну стойку не более одного сервера с тепловыделением 4,2 кВт. Остальное пространство стойки заполнялось не полностью и приходилось устанавливать дополнительные стойки. Такая возможность позволяет реконструировать существующие ЦОД (центры обработки данных) при увеличении их тепловой нагрузки за счет установки 2-3х стоек с водяным охладителем по 26 кВт и расположением в них всех существующих серверов и установкой дополнительных водоохлаждаемых стоек, в требуемом количестве.
При проектировании таких систем водоохлаждения необходимо на начальном этапе проектировать модульные водоохлаждающие агрегаты с возможностью установки дополнительных модулей с минимальной модернизацией системы управления. Магистральный подающий и обратный трубопроводы необходимо проектировать большого диаметра. Это позволит в случае добавления модулей охлаждения не менять магистральные трубопроводы в технологическом помещении, а использовать спроектированные и ранее смонтированные отводы с запорной арматурой для подсоединения новых водоохлаждающих стоек. Пуско-наладочные работы будут заключаться только в настройке установленных ранее на каждом ответвлении охлажденной жидкости балансировочных клапанов.
С момента своего основания в 1947 году, компания Stulz стала мировым лидером в области комплексных решений в области прецизионного кондиционирования воздуха. В 2006 году оборот этого подразделения компании Stulz составил 300 млн. долларов США (производство систем прецизионного кондиционирования и чиллеров; продажа систем кондиционирования и увлажнения воздуха, в том числе с RLT системой, сервисное обслуживание). Stulz сегодня - это более 1200 сотрудников в 10 немецких филиалах и 9 представительствах во Франции, Италии, Великобритании, Нидерландах, Польше, Испании и США, это компании-партнеры более чем в 100 странах мира, международная сеть специалистов в области технологий кондиционирования воздуха. По всему миру число сотрудников Stulz составляет более 3700 человек.
Преимущества использования прецизионных кондиционеров
Прецизионный в переводе с английского precision означает точный. Точность функционирования прецизионного кондиционера состоит в выдаваемых параметрах среды: воздуха или воды, в зависимости от типа оборудования.
Среду определяют Технические Условия (ТУ) производителя оборудования или Техническое Задание (ТЗ) на определенное помещение или их группу. Подобные системы применяются в технологических помещениях, где установлено высокотехнологичное оборудование с аналогичными требованиями к температуре и влажности воздуха, а также в операционных блоках больниц с подобными параметрами и необходимостью точного поддержания количества и качества воздуха в рабочей зоне.
Все вышеописанные процессы могут быть построены с помощью промышленных прецизионных систем, архитектура которых специально разрабатывалась и ежегодно совершенствуется для решения подобных задач.
Употребление слова промышленный связано с тем, что компоненты, применяемые при изготовлении подобных систем, являются промышленными, а не бытовыми. Промышленные компоненты изначально имеют продолжительный рабочий ресурс эксплуатации, для каждого компонента имеются заменяемые и ремонтопригодные части. Производитель частей и компонентов гарантирует их наличие в течение 10 лет после снятия их с производства.
Срок службы компонентов, а значит, и всей прецизионной промышленной системы от 10 лет и выше. Таким образом, надежность таких систем гораздо выше, чем полубытовых и бытовых систем. Применение последних, рассчитанных на восьмичасовую работу в летнее время, модернизированных электронагревателями, приводит к быстрой выработке ресурса.
Для снижения шумовых давлений бытовые кондиционеры изначально оснащены вентиляторами с малым расходом воздуха. Кратность воздухообмена прецизионных систем на испарителе в три раза превышает воздухообмен бытовых систем. Таким образом, холодопроизводительность таких систем достигается за счет увеличения разности температуры, а именно, за счет занижения исходящей температуры воздуха из испарителя.
Следствием данной архитектуры являются два вредных фактора для тепловыделяющего оборудования:
В помещениях с высокотехнологичным оборудованием нельзя устанавливать бытовые системы.
Задачи снятия тепловых нагрузок в высокотехнологических помещениях можно решать только с помощью промышленного оборудования. Почему на практике всегда применяется прецизионная система? Дело в том, что производитель такой техники следует требованиям по компактности, шумовому давлению и управлению системы.
Задумываясь о безопасности сохранения данных, большинство компаний подразумевают пожарную сигнализацию, фильтры защиты от спама и резервные сервера. Однако в последние годы увеличился спрос на системы кондиционирования воздуха как средство обеспечения безопасности аппаратных средств и программного обеспечения. Увеличение температуры в помещении всего на несколько градусов может вызвать перегрев технологического оборудования и, как следствие, привести к потере данных. Таким образом, в современных серверных помещениях система прецизионного кондиционирования воздуха имеет такое же значение как сервера и стойки.
Ни крупные корпорации, ни компании среднего бизнеса не могут позволить себе развиваться без мощной IT инфраструктуры. Сервера, стойки и системы телефонии сейчас занимают гораздо меньше пространства, чем несколько лет назад. Все более и более сложная обработка данных выполняется на небольшой площади.
Однако больше мощности в сравнительно небольших помещениях означает и более высокие тепловыделения от оборудования. Как только температура в электронных устройствах достигает определенного предела, они автоматически выключаются. Аварийное отключение оборудования приводит к потере обрабатываемых данных, а это- катастрофа для любой компании. Даже если перегрев не приводит к худшему варианту, неправильное поддержание климатических параметров в серверных помещениях существенно сокращает срок службы электронных компонентов.
Сегодня для серверных помещений необходимо комплексное решение по прецизионному кондиционированию воздуха, которое обеспечивает поддержание точных параметров по температуре и влажности. Идеальная температура в помещении должна составлять 22° ±1°С. Идеальные параметры относительной влажности: 50±5%. Повышенная влажность может привести к коррозии электронных компонентов. Пониженная влажность может уничтожить или повредить данные из-за возникновения статического электричества.
При проектировании серверных помещений может быть применено следующее правило: количество электроэнергии на входе будет преобразовано в теплоизбытки, которые необходимо удалить посредством охлаждения. Поскольку охлаждение в помещении требуется непрерывно, необходимо гарантировать наличие резервных мощностей. Поскольку может потребоваться до 100% дополнительной мощности рекомендуется иметь, как минимум, один резервный кондиционер или каждый кондиционер должен иметь на 20% большую холодопроизводительность.
Заводская технология производства промышленных систем кондиционирования не позволяет создать вертикальный агрегат с воздухоохладителем и камерой увлажнения. Причина в отсутствии вертикального каплеуловителя и системы отвода дренажа и конденсата.
Вертикальный поток воздуха в прецизионном кондиционере обусловлен естественным скапливанием теплого воздуха наверху помещения и очень часто наличием фальшпола, используемый как приточный воздуховод. В настоящее время производитель прецизионного кондиционирования декларирует, что 1 кв.м. занимаемой площади прецизионного оборудования позволяет снимать тепловую нагрузку в 42кВт.
Диапазон рабочих температур у прецизионных систем: от -60°С до +50°С. Для территории нашей страны очень важным является нижний барьер наружной температуры для безотказного функционирования системы охлаждения, который достигается за счет применения различных дополнительных компонентов системы. Первый такой компонент - вентилятор, устанавливаемый на наружном воздушном конденсаторе. Смазка его подшипника должна оставаться вязкой и не смерзаться при температуре -60°С.
Постоянно работающий холодильный контур: компрессор + испаритель + конденсатор, - может работать без остановки и без дополнительных элементов до -60°С, но в случае остановки компрессора по сигналу контроллера, например, по достижении заданной в помещении температуры, хладагент в вышеупомянутой системе начинает остывать, чему сильно способствует холодный наружный воздух. Таким образом, хладагент, уменьшаясь в объеме, снижает давление сети. Все без исключения компрессоры оснащены защитным клапаном низкого давления, функция которого - защита от сухого хода компрессора в случае разгерметизации и утечки хладагента. При температуре ниже -5°С давление в сети достигает значения срабатывания клапана по низкому давлению и компрессор не будет включаться, а система выдаст сообщение об аварии из-за низкого давления сети.
Первым способом снизить рабочий диапазон до -20°С является использование плавного вращения вентилятора наружного воздуха (вентилятора конденсатора). Таким образом, при снижении давления в системе, вентиляторы будут снижать расход воздуха, тем самым, повышая температуру конденсации и не давать выключиться компрессору на длительное время. Это не позволить остыть системе до значения аварийного датчика низкого давления.
Второй способ, наиболее распространенный в Казахстане, заключается в использовании комплекта оборудования для работы при температуре от -20°С до -45°С. В состав комплекта входит специально подобранный по объему внешний ресивер, два перепускных клапана KVR и KVD, по виду похожие на трехходовые и обратные клапаны.
При помощи вышеперечисленных элементов во время монтажа собираются два контура: малый и большой. В штатном режиме система работает по большому контуру, как в классическом варианте. При снижении давления сети перепускные клапана шунтируют большой контур, образуя малый. Для поддержания необходимого давления сети, недостающий хладагент берется системой из ресивера, а в случае повышения давления, излишний хладагент возвращается в ресивер. Таким образом, система с зимним комплектом для работы при температуре до -45°С заправляется большим количеством хладагента во время пусконаладочных работ.
Эта система требует точного расчета и подбора ресивера, а также грамотной настройки перепускных клапанов во время пусконаладочных работ.
Комплект для работы при температуре до -60°С отличается выбором наружного конденсатора с вентиляторами, работающими в «при очень низких температурах» и размерами ресивера и перепускных клапанов.
Плюсы и минусы свободного охлаждения
Еще в начале 90-х годов прошлого века иностранный производитель систем прецизионного кондиционирования начал активно продвигать идею использования свободного охлаждения, как опции в зимний период в стандартных системах кондиционирования. С экономической точки зрения эта идея была превосходна. Подобное решение позволяет экономить ресурс компрессора и, как следствие, потребляемую электроэнергию. Также отсутствует необходимость в установке комплекта зимнего пуска. На первый взгляд система имела только один недостаток: необходимость монтажа громоздких воздуховодов для подачи свежего воздуха и наличие больших отверстий для установки наружных решеток. За всеми этими плюсами и минусами скрывались два очень важных негативных фактора.
Во-первых, холодный воздух (-26°С) нельзя необработанным подать в технологическое помещение, его необходимо нагревать до +18-20°С. Для этого используется смешение отработанного воздуха из тепловыделяющего помещения. При смешении холодного и теплого воздуха происходит выпадение конденсата в камере смешения, что приводит к намоканию воздушных фильтров, и, как следствие, превышению сопротивления и снижению расхода воздуха. Для предотвращения этого эффекта приточный воздух нагревают до +2-3°С, для чего необходимо затратить электроэнергию. При очень низких температурах электроэнергии расходуется больше, чем удается сэкономить от простоя компрессора.
Во-вторых, практически все тепловыделяющее оборудование имеет ТУ на влажность воздуха, обычно в диапазоне от 40 до 55% отн. вл., допускается диапазон от 20 до 80% отн. вл. В зимний период влагосодержание воздуха близко к нулю. Как известно, подогрев воздуха не приводит к появлению в нем влаги, а значит, и относительная влажность при описанном выше свободном охлаждении будет ниже 5-10%. Таким образом, появляется необходимость постоянного увлажнения сухого наружного воздух до заданной величины 40%. Увлажнение происходит за счет работы электрического электронного парогенератора, которому требуется постоянная электроэнергия и расходный материал в виде цилиндров или электродов.
Такой способ свободного охлаждения сложно назвать энергосберегающим. В связи с чем целесообразнее использовать системы свободного охлаждения на основе передачи наружного холода через водно-гликолевую смесь.
Системы свободного охлаждения на основе передачи наружного холода через водно-гликолевую смесь
В конструктиве таких агрегатов имеются два водо-воздушных теплообменника, один из которых - штатный испаритель. Основой свободного охлаждения является пластинчатый конденсатор хладагент - раствор воды-гликоля, установленный в корпусе внутреннего модуля кондиционера. На улице расположена сухая градирня (dry cooler), соединенная в летнее время через жидкостной пластинчатый конденсатор с компрессором. Когда температура наружного воздуха опускается ниже +15°С, перепускные клапана переключают путь охлажденной жидкости от пластинчатого конденсатора на второй воздушный теплообменник (воздухоохладитель). Охлажденная воздухом жидкость попадает напрямую в шкаф кондиционера и происходит свободное охлаждение, при котором не изменяется влагосодержание воздуха внутри помещения. Такое свободное охлаждение действительно является экономически выгодным.
Развитие современных технологий предусматривает постоянное совершенствование и внедрение новых разработок в уже существующие системы. В технологических помещениях происходит запланированное или внезапно необходимое расширение существующего оборудования. Все вышеперечисленное требует постоянного совершенствования существующих прецизионных систем кондиционирования воздуха. Уже сегодня прецизионные промышленные системы оснащены контроллерами, способными расширяться нелимитированным количеством охлаждающих модулей. Таким образом, под одну систему управления можно добавлять и добавлять модули охлаждения, ничего не меняя для пользователя.
Последней тенденцией в развитии прецизионного кондиционирования воздуха стало дистанционное управление микроклиматом. Прежде всего, это связано с развитием удаленных точек у заказчика и с задачами по минимизации влияния человеческого фактора на процессы и ограничения доступа обслуживающего персонала на площадку. Это позволяет дистанционно определить возможную неполадку, подготовить необходимые части и инструменты и в кратчайшее время решить внештатную ситуацию на удаленной точке заказчика. Применяемые контроллеры в кондиционерах STULZ позволяют передавать данные для управления системой по любым существующим в настоящее время протоколам, (включая самые распространенные: SNMP и HTTP).
Мы на карте