Designing of close control air conditioning systems

Размещение систем прецизионного кондиционирования в технологических помещениях. Вечная проблема любого заказчика — размещение как можно большего количества оборудования в помещении с минимально возможной площадью таким образом, чтобы осталось свободное место под дальнейшее расширение. Если оборудование установлено на фальшполе, то согласно правилам проектирования расстояние между его отдельными элементами может быть меньше, что позволяет в том же помещении разместить кабельные системы (СКС). Это же пространство используется как воздуховод (статическая камера) для прецизионного кондиционирования. К сожалению, наши нормативы проектирования никак не регламентируют высоту фальшпола, согласно зарубежным требованиям этот параметр должен составлять от 400 мм, на что имеется ряд причин. Первая состоит в том, что при занижении высоты фальшпола увеличивается сопротивление воздуха и, как следствие, уменьшается расход воздуха на стойках оборудования. На низкой высоте фальшпола (150–300 мм) воздух начинает выходить из открытого пространства фальшпола только на четвертой или даже восьмой напольных вентиляционных плитках, расположенных по порядку от места установки системы кондиционирования. В противном случае в плитках будет отрицательный поток, т.е. происходит засасывание воздуха и подмес теплого и охлажденного воздуха. Вторая причина состоит в том, что при начальном, а чаще при последующем монтаже или изменениях существующей СКС, под полом возникают барьеры — узлы на пути воздуха, и дополнительное сопротивление может появиться снова, тем самым уменьшая свободное пространство под фальшполом.

Следует грамотно устанавливать напольные вентиляционные плиты или напольные решетки. Слишком близкое их расположение может привести к отрицательному эффекту — засасыванию (инжекции) теплого воздуха из помещения в пространство фальшпола. В подобном случае рекомендуется проконсультироваться с проектировщиком системы кондиционирования.

На первых по порядку плитках, начиная от места установки шкафа кондиционирования, при живом сечении свыше 15 % будет отрицательный поток, т.е. происходит засасывание воздуха через плитки в пространство фальшпола. В случае установки плитки с большим сечением после десятой плитки поток может выйти через нее и не достичь дальних зон помещения. При отсутствии механической (принудительной) вентиляции воздух вдоль стойки будет опускаться сверху вниз. Поэтому использование систем кондиционирования с верхним обдувом может привести с «замыканию», т.к. возникнет противоток естественной и принудительной вентиляции. В результате появляются тепловые барьеры в нижних частях стоек технологического оборудования. Даже если техническое задание не предусматривает наличие фальшпола, следует применять системы с нижним обдувом через решетки статического короба, являющегося основанием прецизионного кондиционера.

Дистанционное управление кондиционерами и параметрами микроклимата.
Развитие современных технологий предусматривает постоянное совершенствование и внедрение новых разработок в уже существующие системы. В технологических помещениях происходит запланированное или внезапно необходимое увеличение имеющегося 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 модули охлаждения, ничего не меняя для пользователя. Последней тенденцией в развитии прецизионного кондиционирования воздуха стало дистанционное управление микроклиматом. Прежде всего, это связано с развитием сети региональных или районных филиалов компании заказчика и зеркальных серверных без обслуживающего персонала, а также 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. Так, контроллеры, применяемые в кондиционерах Stulz, позволяют передавать данные для управления системой по любым существующим ныне протоколам (включая самые распространенные SNMP и HTTP). В настоящее время решается подобная задача в ранее установленной сети коммутаторов и серверных мобильного оператора ОАО «РеКом», где каждая площадка (города Липецк, Брянск, Орел) будет видна с одного диспетчерского пункта в городе Орле, и аварийные сигналы станут поступать в сервисный центр ближайшего дилера компании-поставщика. Аналогичная система диспетчеризации реализуется в настоящее время в «Банке Москвы».



Рост плотности тепловыделений на ограниченной площади. Сегодня существует тенденция большого роста тепловыделений в действующих технологических помещениях. Причем растет именно плотность тепловыделений [кВт/ч] на один квадратный метр занимаемой площади оборудования. Для снятия тепловых нагрузок классической прецизионной системой воздушного охлаждения необходим большой поток воздуха для исключения перегрева всего оборудования. При скорости воздушных потоков, приближающейся к показателю аэродинамической трубы, невозможно будет войти в помещение. Единственным решением данной задачи является непосредственный подвод технологической охлажденной воды в стойку или к электронному элементу. Такие стойки выпускают многие производители.

В состав стойки входят жидкостные элементы (теплообменник водавоздух, клапаны), расположенные внизу стойки, т.е. ниже устанавливаемого оборудования. Таким образом, исключается его контакт с жидкостью. Существует вариант расположения теплообменника сбоку стойки. Задняя дверь стойки выполняет функцию всасывающего воздуховода со встроенными вентиляторами. Здесь поток воздуха, направленный сверху вниз, естественным образом забирает теплый воздух из верхней части стойки. В случае расположения теплообменника сбоку, вентиляторы также расположены сбоку. Регулирование температуры происходит двумя способами или их комбинацией. В первом случае регулируется скорость вращения вентиляторов и предполагается незначительный перепад тепловыделений от оборудования. Второй способ позволяет менять охлаждающую мощность стойки в широком диапазоне при помощи регулирующих клапанов на теплообменнике.

Для осуществления водяного охлаждения необходимо уставить водоохлаждающий агрегат (чиллер). Естественно, как и в случае с кондиционерами, здесь необходимо предусмотреть резервированный водоохладитель. Оптимальным решением является использование охлаждающих агрегатов модульного типа. В случае будущего расширения новый модуль автоматически интегрируется в единую систему управления. Для повышения безопасности контроллер охлаждающей машины оснащен аварийным отключением. Сигнал поступает от напольных датчиков воды с последующим отключением запорных клапанов на магистрали с охлажденной жидкостью. Температура охлаждающей жидкости, подаваемая в теплообменник, позволяет воздуху при теплообмене не опускаться ниже точки росы, что приводит к постоянному влагосодержанию в стойке и отсутствию конденсата на оборудовании.



Достоинства и недостатки прецизионных систем, охлаждаемых водой. Достоинством систем является высокая плотность расположения тепловыделяемого оборудования в одной стойке. Ранее в одну стойку заказчик мог установить не более одного сервера с тепловыделением до 4,2 кВт. Остальное пространство стойки заполнялось не полностью, и приходилось устанавливать дополнительные стойки. Указанная выше возможность позволяет реконструировать существующие центры обработки данных (ЦОД) при увеличении их тепловой нагрузки за счет установки двух-трех дополнительных стоек с водяным охладителем по 22 кВт и расположением в них всех существующих серверов. Отсутствие большого рециркуляционного потока позволяет намного снизить уровень шума в помещении. Недостатки: сложность проектирования и необходимость увеличения начальных инвестиций; невозможность использования фальшпола для прокладки электропитания или СКС; уровень влажности в стойке, равный уровню влажности в помещении, т.к. двери стоек периодически открываются для обслуживания серверов и сопутствующего оборудования.

Особенности проектирования охлаждаемых водой систем. При проектировании таких систем водоохлаждения необходимо еще на начальном этапе спроектировать модульные водоохлаждающие агрегаты с возможностью установки дополнительных модулей с минимальной модернизацией системы управления. Магистральный подающий и обратный трубопроводы необходимо предусмотреть большого диаметра (Ду 80 или Ду 100, и в случае добавления модулей охлаждения можно не менять магистральные трубопроводы в технологическом помещении, а использовать спроектированные и ранее смонтированные отводы с запорной арматурой для подсоединения новых водоохлаждающих стоек). Пусконаладочные заключаются только в настройке установленных ранее на каждом ответвлении охлажденной жидкости балансировочных клапанов. Для снятия тепловых нагрузок от внешних факторов (окна, стены и перегородки с соседними помещениями) можно было бы установить бытовой кондиционер, но он осушает воздух, который перемешивается с воздухом в стойках. В зимнее время необходим увлажнитель воздуха. Рациональным решением является установка маленького прецизионного кондиционера, охлаждаемого от существующего контура охлаждения водой. Влажность в помещении будет поддерживать встроенный пароувлажнитель. Параметры, необходимые для проектирования прецизионного кондиционера. Как проектировщику, так и заказчику важно знать все параметры, необходимые для правильного проектирования системы прецизионного кондиционирования. В табл. 1 и 2 приводится типовые списки этих параметров с комментариями, и пожелания заказчика.