Системы кондиционирования для серверных помещений

В настоящее время растут требования к организации систем кондиционирования специальных помещений, таких, как серверные помещения, центры передачи и обработки информации, компьютерные залы, станции телефонной связи, помещения с медицинским оборудованием, фармацевтические производства, лаборатории и отделения технического контроля.

Задачу организации эффективной и экономичной системы контроля параметров воздуха в помещениях подобного типа можно решать несколькими способами. Но в любом случае необходимо определить:

сколько потребуется кондиционеров: один - с максимальной холодопроизводительностью, или же, если требования по поддержанию параметров воздуха очень строгие, применить полное или частичное резервирование;
как при использовании резервного кондиционера добиться равномерной выработки ресурса оборудования;
как обеспечить мониторинг системы кондиционирования и интегрировать ее работу в общую систему диспетчеризации инженерных систем, прежде всего - пожарной сигнализации;
каким способом расширить температурные границы эффективной работы кондиционерного оборудования и, в первую очередь, повысить его работоспособность при отрицательных температурах наружного воздуха.
Как правило, в подобных ситуациях рассматривается вариант установки прецизионных кондиционеров, которые предназначены для точного поддержания заданных параметров температуры, влажности и подвижности воздуха за счет специальных устройств во внутреннем и внешнем блоках. Так, работоспособность кондиционера в диапазоне температур от - 30°С до + 45°С становится возможной благодаря трехходовому клапану в конденсаторном блоке и контролю давления конденсации, а требуемую влажность воздуха обеспечивает пароувлажнитель, производительность которого подбирается в зависимости от первоначально заданных условий.

При необходимости можно поставить резервные кондиционеры. Очередность работы оборудования обеспечивается настройкой контроллера. При увеличении температуры в помещении выше заданной, резервный кондиционер включается автоматически. Можно выбрать и режим попеременного включения кондиционеров, который обусловливает более равномерный износ основного оборудования.

Прецизионные кондиционеры можно интегрировать в общую систему диспетчеризации, но для этого придется закупить дополнительное аппаратное и программное обеспечение.

Два основных недостатка системы кондиционирования на базе прецизионных кондиционеров - их габариты (внутренний блок - 600 х 600 х 1900 мм) и высокая стоимость.

Более простым способом создания систем кондиционирования для специальных помещений является использование сплит-систем. Они применяются для достаточно точного поддержания температуры воздуха внутри помещений при отсутствии жестких требований по влажности воздуха, обеспечивая значения влажности не выше 60-80%.

Без доработки большинство моделей кондиционеров можно эксплуатировать в температурном диапазоне от +5 до +45°С, что не в полной мере соответствует климатическим условиям России. Возникает множество проблем, связанных с эксплуатацией систем кондиционирования в диапазоне пониженных температур. Так, попадание жидкого хладагента в картер компрессора может вызвать гидравлический удар во время пуска и выброс в систему масла из картера. Работа в таком режиме будет сопровождаться обмерзанием внутреннего блока, что препятствует отводу конденсата через дренажную систему.

Как же обеспечить круглогодичное функционирование наружного блока кондиционера? Заметим, что работа кондиционера на "тепло" при отрицательных температурах наружного воздуха все-таки неэффективна, поэтому лучше использовать этот режим только в паспортных температурных границах конкретного кондиционера. Главное - обеспечить гарантированное охлаждение при температуре наружного воздуха до -30°С. Решается эта проблема двумя путями. Первый - обогрев картера компрессора для улучшения вязкости масла и устранения эффекта "вскипания" хладагента при пуске. Второй - уменьшение потока воздуха через теплообменник наружного блока для стабилизации давления конденсации.

Обогрев картера обеспечивается установкой бандажного нагревателя, а вот с соподчинением величин рабочих давлений всасывания и нагнетания с изменением воздушного потока через конденсатор, то есть со скоростью вращения вентилятора наружного блока, возникают проблемы. Снижение скорости вентилятора - это уменьшение напряжения на его обмотках. В идеале - от текущего напряжения питающей сети до нуля. Однако снижение напряжения на обмотках вентилятора ниже 100-110В, то есть до 20-25% мощности, может привести к выходу его из строя из-за увеличения активной составляющей сопротивления нагрузки. Да и вентилятор при этом становится "слабым". Даже не самый сильный ветер его остановит или заставит вращаться в противоположном направлении. Для решения проблемы необходима установка качественного регулятора, поддерживающего требуемое давление на линии нагнетания.

К тому же, если отвод дренажа от внутреннего блока кондиционера осуществляется на улицу или в холодное помещение, то для исключения промерзания необходимо установить дренажный нагреватель. Он представляет собой греющий провод, активизирующийся при подаче напряжения на наружный блок.

Систему из регулятора скорости вращения вентилятора наружного блока по давлению фреона, бандажного нагревателя и обогревателя дренажа, обеспечивающую круглогодичную работу кондиционера, называют низкотемпературным комплектом.

С особенной тщательностью нужно подойти к выбору регулятора скорости вращения вентилятора. Эти приборы не универсальны, могут использоваться не со всеми моделями кондиционеров, а в случае поломки некачественные устройства могут привести к заклиниванию компрессора. Предпочтение стоит отдавать регуляторам с широтно-импульсной модуляцией. Они позволяют снижать мощность вентилятора до минимальных значений (1-2% от номинальной) и уверенно преодолевать ветровые нагрузки. Амплитудное же преобразование не позволяет снижать мощность вентилятора ниже 20-25% от номинальной. Одним из таких приборов является регулятор скорости вращения нового поколения СеВеР.

Испытания в климатической лаборатории НПО "Наука" показали, что для выхода кондиционера на рабочий режим при температуре наружного воздуха -30°С необходимо снизить мощность вентилятора до 2% от номинальной или остановить его. В регуляторе СеВеР была опробована программа полной остановки вентилятора до достижения требуемой температуры конденсации хладагента, но при -30°С в первые 2-3 секунды раскрутки давление конденсации резко падает, и датчик температуры останавливает вентилятор. Через 5-7 секунд процесс повторяется - кондиционер работает в режиме пульсаций давлений всасывания и нагнетания, что ни к чему хорошему не приводит. Этот режим в приборе СеВеР полностью исключен и выбран следующий алгоритм работы: после 5 секунд раскрутки на максимальной скорости вентилятор переходит на минимальные обороты, соответствующие не более 2% его номинальной мощности, до достижения температуры конденсации хладагента +30°С. Встроенный микропроцессор позволяет снижать до минимума среднее значение напряжения на обмотках вентилятора без угрозы выхода его из строя. От +30°С до +40°С - зона удержания. Свыше +40°С - вращение с максимальной скоростью. C максимальной же скоростью вентилятор внешнего блока вращается в режиме работы на "тепло". Регулятор СеВеР позволяет поддерживать температуру конденсации хладагента не ниже 34°С, создавая хорошие условия для кипения фреона, исключая обмерзание испарителя внутреннего блока и остановку кондиционера из-за "защиты от заморозки". При выходе из строя датчика температуры или повреждении (обрыве, коротком замыкании) его цепи вентилятор внешнего блока включается на максимальные обороты, что исключает повреждение компрессора из-за перегрева. СеВеР адаптирован для использования с любыми марками cплит-систем "только холод", "тепло-холод", "инвертор", работающих на фреонах R22, R410.

Как правило, в серверных комнатах применяется стопроцентное резервирование мощности кондиционирования. Это означает установку двух кондиционеров, каждый из которых способен полностью обеспечить помещение холодом в любое время года. При пятидесятипроцентном резервировании устанавливаются три агрегата мощностью, равной половине необходимой. Два из них работают одновременно, третий - резервный.

При любом типе резервирования в целях достижения равномерного износа и обеспечения технического обслуживания оборудования необходимо осуществлять ротацию работающих агрегатов. Эти функции выполняют модули управления кондиционерами или блоки ротации.

Их предназначение - контроль режима работы и управление кондиционерами по схеме "основной" - "резервный", интеграция системы кондиционирования с пожарной сигнализацией, системой электроснабжения и другими необходимыми подсистемами, обеспечение режима чередования работы кондиционеров с заданным периодом времени. Модули управления кондиционерами БРК и МУК-2 хорошо зарекомендовали себя на российском рынке. Для ротации двух кондиционеров используются МУК-2, для трех - БРК-3.

Прибор МУК-2 адаптирован для работы с любыми марками сплит-систем без адаптеров, изменения штатных схем подключения и дополнительных доработок. Устройство оценивает работоспособность кондиционера, измеряя разность температур воздушного потока через теплообменник внутреннего блока.

Прибор не требует дополнительного термостата, ему не нужен дополнительный бокс для установки. МУК-2 может сигнализировать на диспетчерский пункт об отключении электропитания, перекосе фаз питающей сети, неисправностях в кондиционерах, срабатывании пожарной сигнализации или аварийном перегреве помещения. При этом, используется "сухой контакт" или интерфейс RS-485 (скорость до 192 Кбит/сек.). В случае срабатывания пожарной сигнализации он позволяет отключать систему кондиционирования. Модернизация модуля может осуществляться путем перепрограммирования микропроцессора.

Применение МУК-2 в помещениях серверных повышает эффективность и надежность системы кондиционирования, продлевает срок ее службы, решает проблемы, связанные с контролем работоспособности оборудования. При этом затраты на установку весьма незначительны.

Подводя итог, можно сказать, что после соответствующей доработки качественные сплит-системы, оснащенные грамотной системой автоматики, способны в полной мере выполнять функции прецизионного контроля температурно-влажностных параметров в помещении серверной.

Материал подготовлен специалистами компании ООО "Эвистрейд"


21.09.2009
Вышел очередной выпуск Дайджеста Российской и зарубежной прессы
Предыдущая

21.09.2009
НОЦ МГУ начинает тестовую прямую Интернет - трансляцию образовательных лекций «Фундаментальные основы нанотехнологий».