Hvad er præcisionsaircondition: klassificering af enheder og funktionsprincipper for aggregater

Tror du, at der i serverrum og datacentre samt andre rum, hvor der er koncentreret et stort antal computere og andet udstyr, der intensivt afgiver varme, kan bruges almindelige husholdningsklimaanlæg til at opretholde en konstant temperatur og luftfugtighed?

I rum af denne art skal temperaturen, luftfugtigheden og mange andre parametre holdes inden for en meget snæver tolerance, og almindelige klimaanlæg, selv de mest kraftfulde, kan ikke løse denne opgave. Derfor bliver brugen af præcisionsklimaanlæg mere og mere relevant.

Artiklen vil handle om, hvilke særlige kendetegn et præcisionsklimaanlæg har, hvad det overhovedet er, hvordan det fungerer, og hvilke typer af disse enheder der findes.

Kendetegn ved præcisionsklimaanlæg

Et præcisionsklimaanlæg eller et autonomt skabsklimaanlæg er en enhed, hvis brug gør det muligt at opretholde en række parametre i et rum: temperatur, relativ luftfugtighed og luftbevægelse inden for et snævert område.

Nemlig:

• område for tilladelig temperaturvariation: ±1 °C. Og visse modeller af præcisionsklimaanlæg gør det muligt at indsnævre variationen yderligere til ± 0,5 °C);
• område for variation af luftfugtighedsværdien: +5%;
• Drift af præcisionsklimaanlægget er tilladt ved en omgivelsestemperatur i området fra +50 °C til -60 °C.

Samtidig overstiger den afgivne varmebelastning værdierne, der er typiske for hovedrummet, med 5 til 10 gange. Følgelig påføres klimaanlæggene en meget høj belastning.

Men alligevel overholdes værdiområdet. For ud over at denne type klimakontrolsystemer er kendetegnet ved høj præcision, stilles der også en række krav til udstyret vedrørende pålidelighed.

Selv et minut uden aircondition kan føre til katastrofale konsekvenser. Og dermed også materielle tab.

Præcisionsklimaanlæg sikrer stabil fugtighed og temperatur (inden for et snævert interval), på trods af den konstante varmeafgivelse fra enheder, der kører døgnet rundt.

Ja, der er endnu et krav, som ikke må undlades at nævne – præcisionsklimaanlæg skal have mulighed for hurtig start af et reserveaggregat, hvis hovedaggregatet svigter.

Det vil sige, at selv i tilfælde af en force majeure-situation vil opretholdelsen af konstante temperatur- og fugtighedsforhold være sikret. Og serverrummets klimaprojekt udarbejdes normalt med henblik på ekstra kapacitet.

Fordele ved brug af enhederne

Anvendelsen af præcisionssystemer på forskellige teknologiske anlæg skyldes behovet for at kompensere for betydelige specifikke varmeoverskud, der afgives fra teknologisk udstyr, som er følsomt over for selv de mindste ændringer i temperatur- og fugtighedsforhold.

Det vil sige, jo større afvigelse rumtemperaturen har fra de optimale værdier, desto mere forkortes levetiden for det kostbare udstyr.

Selvom præcisionsklimaanlæg kendetegnes ved høj pålidelighed, anvendes der flere enheder for at sikre konstante forhold – dette eliminerer risikoen for, at hele systemet sættes ud af drift.

Manglende hurtig udbedring af en fejl i klimakontrolsystemet kan medføre skade på udstyr, der genererer betydelig varmetilførsel.

For eksempel, ved overophedning af teknologisk udstyr i en telefoncentral (ATS) samt ved en uacceptabel afvigelse fra den optimale relative fugtighedsværdi, er sandsynligheden for udstyrssvigt ret høj.

Præcisionsklimaanlæg kompenserer effektivt for betydelige specifikke varmeoverskud og gør det muligt at opretholde de nødvendige temperatur- og fugtighedsparametre i rummet.

Anvendelsesområde for udstyret

Anvendelsen af disse enheder til at sikre fejlfri og uafbrudt drift af teknologisk udstyr bliver relevant inden for følgende områder:

1. Fast telefoni – telefoncentraler (ATS-stationer) samt udstyrsrum.
2. Mobil telefoni – telekommunikationsknudepunkter, herunder switche og gateways.
3. Basestationer og fjernstationer placeret i bygninger eller containere.
4. Billingcentre.
5. IT-sektoren – serverrum og udstyrsrum samt computerhaller og datacentre.

For nylig er præcisionsklimaanlæg også blevet brugt af medicinalvirksomheder – i lokaler, hvor der er installeret kostbart diagnostisk udstyr. Samt i moderne laboratorier, der er afsat til forskning med reagenser, der er særligt følsomme over for ydre forhold. Eller også – med kolonier af mikroorganismer.

Højpræcis, ren produktion – branchen dækker mikroelektronik, farmaceutik og rumfartsindustrien, som ikke kan undvære præcisionsklimaanlæg.

Mangfoldigheden af præcisionsklimaanlæg gør det muligt at vælge den optimale løsning – afhængigt af kravene i SN 512-78 og rummets formål, hvor klimatiske forhold skal opretholdes.

Men det er ikke alt – i nogle museer, biblioteker og andre kulturelle steder med særligt værdifulde udstillinger bruges også præcisionsklimaanlæg.

Det er klart, at der bruges billigere modeller, da det ikke er nødvendigt at overholde temperatur- og fugtighedsregimet så strengt, men alligevel.

Opbygning af et præcisionsklimaanlæg

Aggregatets præcision og pålidelighed forklares af dets komplekse konstruktion. Afhængigt af modellen kan den variere.

Følgende er obligatorisk:

1. Indendørsenhed, som regel af skabstypen.
2. Udendørs- eller ekstern enhed.

I den første foregår forberedelse af luften umiddelbart før den føres ind i rummet.

I den anden kan der være placeret: en luftkondensator eller en væskekøler, hvis klimaanlægget fungerer med koldt vand fra en chiller, eller til kondensering af væsker i indendørsenheden.

Præcisionsklimaanlæggets opbygning og skematisk fremstilling af dets funktionsmekanisme. Uanset modellens kompleksitet er denne mekanisme til stede.

Ovenstående diagram er stærkt forenklet. Det viser arbejdsprincippet i grove træk.

Vær opmærksom på, at ud over alle de nævnte dele indeholder indendørsenheden i et præcisionsklimaanlæg følgende komponenter:

• kompressor;
• fordamper;
• drossel;
• filterkomponenter;
• ekstra elektriske varmeapparater;
• luftfugtere, hvis nødvendigt;
• luftventilatorer;
• armatur – både afspærrings- og reguleringsventiler.

Tilstedeværelsen af alle øvrige elementer bestemmes af den specifikke model og kravene til den og det rum, hvor enheden skal fungere. Med andre ord er de en variabel del.

Funktionsmekanismen for enheden

Det grundlæggende princip for denne enhed kan forklares således: først komprimeres det gasformige kølemiddel i kompressoren. Derefter går kølemidlet ind i kondensatoren, hvor det kondenseres – processen muliggør varmeafledning fra kølemidlet.

Næste trin er, at kølemidlet i væskefase passerer gennem en drosleanordning. Dette fører til et fald i temperaturen og trykket på det flydende kølemiddel.

Og allerede i denne tilstand kommer kølemidlet ind i fordamperen. Der skifter det til gasform og vender tilbage til kompressoren.

Det er altså luften, der blæses gennem fordamperen, som hentes fra rummet, hvor temperaturen og luftfugtigheden skal holdes inden for et snævert interval.

Diagrammet viser strømmene af varm og kold luft, der passerer gennem præcisionsklimaanlægget konstant. Det viste diagram gælder for alle modeller.

Når luften passerer gennem fordamperen, afkøles den, og i denne tilstand vender den tilbage til rummet. Funktionsdiagrammet for præcisionsklimaanlægget er vist illustrativt ovenfor.

Funktioner af indedelen

De bestemmes af den specifikke models formål. Det er logisk at antage, at antallet af funktioner bestemmer enhedens anvendelsesområde:

• udelukkende køling;
• køling og elektrisk opvarmning med mulighed for temperaturregulering;
• køling og øget luftfugtighed.

Den mest avancerede løsning er en kombination af køling, øget luftfugtighed og elektrisk opvarmning.

Det kan også ske, at en bestemt model fremstilles på fabrikken efter individuel bestilling, og der indbygges funktioner, der ikke var inkluderet i den oprindelige konfiguration.

Kontinuerlig udluftning af varm luft og uafbrudt tilførsel af kold luft – sådan karakteriseres driften af et præcisionsklimaanlæg. Der er mange varianter af lufttilførsel.

Indendørsenheder kan variere med hensyn til, hvordan de indtager og tilfører luft til rummet. For eksempel kan indtaget ske forfra, og tilførslen øverst. Den sker gennem en luftkanal placeret mellem lofterne – det falske og det egentlige.

Der findes også andre varianter:

1. Indtaget forfra kombineres med tilførsel øverst, direkte ind i rummet.
2. I den øverste del sker indtaget gennem en luftkanal placeret mellem lofterne (det falske og det egentlige). Tilførslen sker tilsvarende fra den nederste del.
3. Indtaget sker i den øverste del direkte fra rummet, og tilførslen under det falske gulv sker fra den nederste del.
4. Indtaget sker bagved og under det falske gulv fra den nederste del, og tilførslen sker i den øverste del gennem en luftkanal placeret mellem lofterne – det falske og det egentlige.

Det kan også ske, at indtaget sker under det falske loft fra den nederste del og bagved. Tilførslen sker direkte ind i rummet, i den øverste del.

Præcisionsklimaanlæggets komplekse konstruktion skyldes præcisionen og vigtigheden af de funktioner, det udfører. På det viste diagram ses alle disse funktioner tydeligt.

Denne variation af funktioner forklarer de brede muligheder for præcisionsklimaanlæg.

Strukturen og mekanismen i den valgte model kan individuelt 'skræddersys' til de særlige forhold i det rum, hvor den skal anvendes.

Klassifikation af præcisionsklimaanlæg

Afhængigt af konstruktionen af de indendørs enheder klassificeres præcisionsklimaanlæg i følgende typer:

• loftsmonterede;
• kabinetpræcisionsklimaanlæg;
• mellemrumsanlæg.

Afhængigt af kondensorens afkølingsmetode kan de være luftkølede eller væskekølede. Med udgangspunkt i det anvendte kølemiddel – vand eller ethylenglykol.

Hver af de ovennævnte kategorier har sine egne funktioner, fordele og ulemper, som man skal tage i betragtning under valget af system til styring af rummets temperatur- og fugtighedsforhold.

Freon-præcisionsklimaanlæg

Til telekommunikationsfaciliteter er der freon-monoblokke og præcisionsklimaanlæg.

For større stationære anlæg anvendes kabinetindendørsenheder og mellemrumsanlæg.

Den klassiske og mest omkostningseffektive løsning med hensyn til kapitalomkostninger til serverrum er kabinetklimaanlæg med direkte fordamper, også kaldet freon.

Sådan ser freon-præcisionsklimaanlæg ud i snit. Diagrammet viser den samme enhed, bare fra forskellige sider.

Der er forskellige udførelsesformer: med udendørs kondensator med luftkøling, med indbygget væskekølet kondensator, samt udstyret med tør køletårn.

Lignende kondensortyper findes også i mellemrumsanlæg med direkte fordampning (kategorien betegnes DX).

Væskebaserede præcisionsenheder

Kabinetpræcisionsklimaanlæg udstyret med væskevarmeveksler anvendes i køle-chiller-systemer som efterkølere.

I dette tilfælde bestemmes driftsikkerheden og kølingens temperaturforhold af den valgte principielle køleforsyningsordning for objektet – ordningen omfatter tilstedeværelsen af chillere og pumpegrupper.

De initiale kapitalomkostninger overstiger med 30-40% omkostningerne forbundet med freon-klimaanlæg. Det skal bemærkes, at ved at optimere køleforsyningsordningen bliver det muligt at reducere driftsomkostningerne.

Præcisionsklimaanlæg med freecooling

Funktionsmekanismen for denne type klimaanlæg er baseret på brug af lavere udendørstemperaturer.

Free cooling (på engelsk – free cooling) implementeres let og enkelt i et freon-præcisionsklimaanlæg af kabinettypen med kondensator (væske) og tør køletårn.

Præcisionsklimaanlæg udstyret med free cooling – enhedsdiagram med 2 kredsløb (rød angiver væskevarmeveksler, blå – indeholdende ethylenglykol)

Der vil være behov for en 2. varmeveksler (væske) og ethylenglykol, som fylder kredsløbet i den tørre køletårn. Når omgivelsestemperaturen falder til det beregnede niveau, vil kølingen ske ved hjælp af det 2. kredsløb – varmeveksleren og køletårnet.

På trods af de øgede initialinvesteringer til indkøb af ekstra udstyr, vil tilbagebetalingstiden for disse enheder være mindre end 2 år, og en mere præcis beregning kan foretages, når man kender størrelsen på de lokale takster.

Kendetegn ved redundanssystemer

Præcisionsklimaanlæg er udstyret med ekstra varmevekslere – væske- og freonvarmevekslere – for at muliggøre redundans af kølefunktionen.

Det grundlæggende princip for dette system er ikke blot en almindelig duplikering af kølesystemer, men anvendelsen af kølesystemer med forskellige arbejdsprincipper.

Redundanssystemet gør det muligt at forbedre klimaanlægssystemets funktionelle egenskaber betydeligt, og dermed kan det installeres i næsten alle rum.

Med andre ord kombineres enheder udstyret med forskellige kølekilder i én enhed.

Behovet for redundans og dets omfang fastsættes af lovkrav i henhold til objektets fejltoleranceklasse – bestemt af TIER.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Videoen viser en teknikers vedligeholdelse af et præcisionsklimaanlæg med en trinvis gennemgang af alle enhedens funktionelle egenskaber samt krav til pleje af den:

Et præcisionsklimaanlæg gør det muligt at opretholde rummets temperatur og luftfugtighed inden for et snævert interval. Denne funktion er vigtig i rum, hvor der er udstyr, der er følsomt over for selv de mindste ændringer i klimaforhold. Derfor bruges præcisionsklimaanlæg i serverrum, datacentre og højteknologiske laboratorier.

Har du erfaring med dette udstyr, spørgsmål vedrørende installation, valg eller montering af præcisionsklimaanlæg? Er der opstået problemer med driften af præcisionsklimaanlæg, klager til producenter eller servicevirksomheder? Så sørg for at dele en kommentar nedenfor – du kan være sikker på, at din mening ikke vil blive overset.