Устройство и принцип работы прецизионного кондиционера

Прецизионный кондиционер относится к климатическому оборудованию, которое применяется для создания необходимого микроклимата. Особенностью этого вида устройств является то, что они осуществляют подготовку и обработку воздуха не для человека, а для оборудования (вычислительного или коммуникационного), выделяющего при работе значительное количество тепла. Чтобы нейтрализовать высокие показатели температуры воздуха в помещении с таким оборудованием, устанавливаются прецизионные кондиционеры, работающие на охлаждение. Приоритетным условием при этом становится строгое выполнение технологических требований в отношении поддержания работоспособности вычислительных машин. В зависимости от комплектации, прецизионные кондиционеры также могут поддерживать уровень влажности воздуха на необходимом уровне как за счет увлажнения, так и осушения.

Прецизионный кондиционер - это устройство для тепловлажностной обработки воздуха в специальных помещениях. Чаще всего такие кондиционеры ставятся в помещениях, где:

• необходимо поддерживать точный контроль температуры в пределах ± 0,5 оС,
• влажность в пределах ±3%,
• кондиционер гарантированно работал бы 24 часа в сутки и 365 дней в году,
• имел возможность быстрого запуска резервного блока при выходе из строя основного блока,
• теплоприток, превышающий обычные значения в 5÷10 раз.

В 99% случаях к таким помещениям относятся серверные вычислительных центров.

• научно-исследовательские центры;
• системы, обеспечивающие работу мобильных устройств;
• медицинские лаборатории;
• хранилища музеев и библиотек;
• помещения АТС.

100% резервирование и ротация

Устройство прецизионного кондиционера

По своему устройству прецизионный кондиционер напоминает стандартную бытовую сплит-систему. Он также состоит их двух блоков – внешнего и внутреннего, но имеет более сложное наполнение. Основным отличием является многократное (по сравнению с бытовым исполнением) увеличение рабочего расхода воздуха, проходящего через внутренний блок. Это позволяет одновременно добиться нескольких положительных моментов: выровнять температурный градиент в помещении, т.е. убрать зоны, где застаивается горячий воздух, и увеличить холодопроизводительность системы кондиционирования. Несомненно, увеличение мощности вентилятора негативно сказывается на шумовых характеристиках, но на фоне шума от основного оборудования серверной эти характеристики не имеют существенного значения.

В состав наружного блока прецизионного кондиционера входит воздушный конденсатор или сухая градирня, если используется конденсатор водяного охлаждения. Для поддержания постоянной и требуемой влажности в помещении дополнительно используются встроенные модули – увлажнители воздуха большой производительности. Необходимо отметить, что в случае использования увлажнителей электродного типа требуется строгое выполнение требований производителя в отношении качества и параметров электропроводности воды. В этом цикле используется водопроводная вода, которая имеет определенную жесткость и содержит большое количество разнообразных примесей. Такие примеси при распылении оседают на всех поверхностях, в том числе, на электронном оборудовании. По этой причине очень важно, чтобы вода, которая будет использоваться в увлажнителе, прошла предварительную обработку и очистку от примесей. 

Внутренний блок прецизионного кондиционера чаще всего представлен моделями шкафного типа. Именно в нем происходит подготовка воздуха перед подачей его в помещение. 

В качестве внешнего блока могут быть использованы воздушный конденсатор (схема 1) или различные виды охладителей жидкости (чиллер или драйкулер – для жидкостного конденсатора, который в этом случае находится во внутреннем блоке – схема 3).

Схема 1. Схема кондиционера c выносным конденсатором воздушного охлаждения. 1-испаритель; 2-компрессор; 3-выносной конденсатор воздушного охлаждения; 4-фильтр; 5-вентилятор; 6-ТРВ.	Схема 2. Схема кондиционера с конденсатором водяного охлаждения от чиллера. 1-испаритель; 2-компрессор; 3-ТРВ; 4-фильтр; 5-вентилятор; 6-конденсатор водяного охлаждения.	Схема 3. Схема кондиционера с конденсатором водяного охлаждения 1-испаритель; 2-компрессор; 3-сухая градирня; 4-фильтр; 5-вентилятор; 6-конденсатор водяного охлаждения; 7-ТРВ.

Во внутреннем блоке расположены: компрессор, испаритель, дросселирующее устройство, фильтры, дополнительные электронагревательные элементы, увлажнитель (если надо дополнительно контролировать влажность воздуха воздух), вентиляторы, запорная и регулирующая арматура.

Принцип работы прецизионного кондиционера

Газообразный холодильный агент сжимается в компрессоре и в газообразном состоянии поступает в конденсатор. В нем холодильный агент конденсируется, за счет отвода от него тепла. Далее жидкий холодильный агент проходит через дросселирующее устройство, где температура и давление жидкого холодильного агента понижаются. В таком состоянии холодильный агент попадает в испаритель, где превращается в газообразное состояние и опять возвращается в компрессор.

Воздух, продуваемый через испаритель, забирается из помещения, в котором необходимо поддерживать требуемую температуру. Проходя через испаритель, воздух охлаждается и в таком состоянии вновь поступает в помещение. 

Внутренний блок в рамках регулирования микроклимата может выполнять различные функции в зависимости от назначения данной модели: 

• только охлаждение;
• охлаждение и электроподогрев;
• охлаждение и увлажнение;
• охлаждение и электроподогрев и увлажнение.

Внутренние блоки могут быть выполнены с различными способами забора и подачи воздуха в помещение: 

• забор в лицевой части, а подача в верхней части через воздуховод между ложным и основным потолком;
• забор в лицевой части, а подача в верхней части непосредственно в помещение;
• забор в верхней части через воздуховод между ложным и основным потолком, а подача с нижней части под ложный пол;
• забор в верхней части непосредственно из помещения, а подача с нижней части под ложный пол;
• забор с нижней части под ложным полом и сзади, а подача в верхней части через воздуховод между ложным и основным потолком;
• забор с нижней части под ложным полком и сзади, а подача в верхней части непосредственно в помещение.

Фрикулинг

Прецизионные кондиционеры в стандартной комплектации широко и часто применяются для охлаждения воздуха в специальных помещениях, но они подходят только для работы в регионах умеренного климата, где больше теплых дней. 

Для северных регионов и районов крайнего севера больше подойдут специальные прецизионные кондиционеры, которые могут работать без классического холодильного контура или с небольшим дополнением к классическим моделям. 

В первом случае, когда холодильный контур отсутствует как таковой, может применяться схема с наружным (уличным) и внутренним теплообменником. Внутри контура заправлена незамерзающая жидкость, которая циркулирует с помощью насоса между теплообменниками. Идея данного способа заключается в том, чтобы напрямую использовать возможность охлаждения за счет окружающей среды.  Так как наружная температура воздуха в таких регионах часто оказывается ниже 0оС, то отвод тепла из помещения происходит напрямую при помощи циркулирующей жидкости без дополнительного компрессионного цикла. 

Чаще применяется смешанная схема: классический прецизионный кондиционер с дополнительной функцией фрикулинга (от англ. free cooling – свободное охлаждение). В случае теплой или жаркой погоды работает фреоновый контур холодильной машины прецизионного кондиционера, а когда температура наружного воздуха значительно понижается, этот контур автоматически отключается и начинает работать второй контур – естественного охлаждения, описанный выше. За счет этого обеспечивается значительное сокращение затрат на электричество.