Ce este un aer condiționat de precizie: clasificarea dispozitivelor și principiul de funcționare al agregatelor

Nu credeți că în sălile de servere și centrele de date, precum și în alte încăperi în care este concentrată o cantitate imensă de calculatoare și alt echipament care degajă intens căldură, pentru menținerea unei temperaturi și umidități constante pot fi utilizate aparate de aer condiționat obișnuite de uz casnic?

În încăperi cu un astfel de scop, temperatura, umiditatea și mulți alți parametri trebuie menținuți într-un interval foarte restrâns, iar sistemele obișnuite de climatizare, chiar și cele mai puternice, nu fac față acestei sarcini. De aceea, utilizarea aparatelor de aer condiționat de precizie devine din ce în ce mai actuală.

Despre ce caracteristici distinctive are un aparat de aer condiționat de precizie, ce este acesta în general, cum funcționează și ce tipuri de aceste dispozitive există, se va vorbi în articol.

Caracteristicile aparatelor de aer condiționat de precizie

Aparatul de aer condiționat de precizie sau aparatul de aer condiționat autonom de tip dulap este un dispozitiv a cărui utilizare permite menținerea într-o încăpere a unei serii de parametri: temperatura, umiditatea relativă și mobilitatea aerului într-un interval restrâns.

Și anume:

• intervalul de variabilitate admisă a temperaturii: ±1 °C. Iar unele modele de aparate de aer condiționat de precizie permit îngustarea și mai mult a variabilității valorii, până la ±0,5 °C);
• intervalul de variabilitate a valorii umidității +5%;
• este permisă funcționarea aparatului de aer condiționat de precizie la temperatura mediului ambiant în intervalul de la +50 °C până la -60 °C.

În același timp, aportul de căldură degajat depășește valorile caracteristice încăperii principale de 5÷10 ori. În consecință, se creează o sarcină foarte mare asupra aparatelor de aer condiționat.

Dar, cu toate acestea, intervalul de valori este menținut. Căci, pe lângă faptul că acest tip de sisteme de climatizare se distinge prin precizie ridicată, echipamentului i se impun și o serie de cerințe privind fiabilitatea.

Chiar și un minut fără climatizare poate cauza consecințe catastrofale. Și, prin urmare, și pierderi materiale.

Aparatele de aer condiționat de precizie asigură o umiditate și o temperatură stabile (într-un interval restrâns), în ciuda degajării constante a unei cantități mari de căldură de către dispozitivele care funcționează non-stop.

Da, există încă o cerință care nu poate fi trecută cu vederea – aparatele de aer condiționat de precizie trebuie să aibă posibilitatea de a porni rapid unitatea de rezervă în cazul defectării unității principale.

Adică, chiar și în cazul apariției unei situații de forță majoră, menținerea constantă a regimului de temperatură și umiditate va fi asigurată. De asemenea, proiectul de climatizare a sălii de servere este de obicei elaborat ținând cont de capacități suplimentare.

Avantajele utilizării dispozitivelor

Utilizarea sistemelor de precizie în diverse obiecte tehnologice se explică prin necesitatea de a compensa excedentele semnificative de căldură specifică emise de echipamentele tehnologice, sensibile chiar și la cele mai mici modificări ale regimului de temperatură și umiditate.

Adică, cu cât abaterea temperaturii încăperii de la valorile optime este mai mare, cu atât se reduce mai mult durata de exploatare a echipamentelor costisitoare.

Deși aparatele de aer condiționat de precizie se remarcă printr-o fiabilitate sporită, pentru asigurarea constanței mediului se utilizează mai multe dispozitive – aceasta anulează pericolul de defectare a întregului sistem.

Nerezolvarea defecțiunii sistemului de control climatic într-un termen scurt poate duce la defectarea echipamentelor care generează un aport semnificativ de căldură.

De exemplu, în condițiile de supraîncălzire a echipamentelor tehnologice în sala centralelor telefonice (ATC), precum și în cazul unei abateri inacceptabile de la valoarea optimă a umidității relative, probabilitatea defectării echipamentelor este destul de ridicată.

Aparatele de aer condiționat de precizie compensează eficient excedentele semnificative de căldură specifică și permit menținerea parametrilor necesari ai regimului de temperatură și umiditate în încăpere.

Domeniul de aplicare a echipamentelor

Utilizarea acestor dispozitive pentru asigurarea funcționării fără întreruperi și fără avarii a echipamentelor tehnologice devine relevantă în următoarele domenii:

1. Telefonia fixă – centralele telefonice (ATC), precum și încăperile tehnice.
2. Telefonia mobilă – nodurile de telecomunicații, adică comutatoarele și gateway-urile.
3. Stații de bază și stații exterioare, situate în clădiri sau containere.
4. Centrele de facturare (billing).
5. Sectorul IT – sălile de servere și încăperile tehnice, precum și sălile de calculatoare și centrele de date (data center).

În ultimul timp, aparatele de aer condiționat de precizie sunt utilizate și de companiile farmaceutice – în acele încăperi în care este instalat echipamente diagnostice costisitoare. De asemenea, în laboratoarele moderne, destinate efectuării de cercetări cu reactivi, deosebit de sensibili la condițiile mediului extern. Sau – cu colonii de microorganisme.

Producția de înaltă precizie, curată – industria acoperă microelectronica, farmaceutica și industria aerospațială, nu se poate lipsi de aparate de aer condiționat de precizie.

Varietatea modelelor de aparate de aer condiționat de precizie permite alegerea unei opțiuni optime – în funcție de cerințele SN 512-78 și de destinația încăperii, a cărei menținere a condițiilor climatice urmează să fie asigurată.

Dar nici asta nu este totul – în unele muzee, biblioteci și alte locuri de agrement cultural, unde sunt depozitate exponate deosebit de valoroase, se utilizează, de asemenea, aparate de aer condiționat de precizie.

Evident, acolo se folosesc modele mai bugetare, deoarece nu este necesar să se respecte atât de strict regimul de temperatură și umiditate, dar totuși.

Construcția aparatului de aer condiționat de precizie

Precizia și fiabilitatea agregatului explică structura sa complexă. Mai mult, în funcție de model, aceasta poate diferi.

Sunt obligatorii:

1. Unitatea interioară, de regulă de tip dulap.
2. Unitatea exterioară sau externă.

În prima se realizează pregătirea prealabilă a aerului imediat înainte de introducerea acestuia în încăpere.

În a doua poate fi amplasat: condensatorul de aer sau răcitorul de lichid, în cazul în care funcționarea aparatului de aer condiționat se realizează cu apă rece de la chiller sau pentru condensatorul de lichide, situat în unitatea interioară.

Structura aparatului de aer condiționat de precizie și reprezentarea schematică a mecanismului său de funcționare. Indiferent de complexitatea structurii modelului, acest mecanism există.

Schema de mai sus este extrem de simplificată. Ea ilustrează principiul de funcționare în linii mari.

Rețineți că, pe lângă toate piesele enumerate, unitatea interioară a aparatului de aer condiționat de precizie include următoarele dispozitive:

• compresor;
• evaporator;
• drossel;
• componente de filtrare;
• dispozitive suplimentare care utilizează electricitatea pentru încălzire;
• umidificatoare de aer, la nevoie;
• ventilatoare de aer;
• armături – atât de închidere, cât și de reglare.

Prezența tuturor celorlalte elemente este determinată de modelul specific și de cerințele impuse acestuia și încăperii în care dispozitivul va funcționa. Cu alte cuvinte, ele constituie o componentă variabilă.

Mecanismul de funcționare a dispozitivului

Principiul de bază de funcționare a acestui dispozitiv poate fi explicat astfel: inițial, agentul frigorific gazos este comprimat în compresor. Apoi agentul frigorific ajunge în condensator. Acolo are loc condensarea sa – procesul face posibilă evacuarea căldurii de la agentul frigorific.

Următoarea etapă constă în trecerea agentului frigorific aflat în stare lichidă printr-un dispozitiv de laminare. Aceasta duce la scăderea valorilor de temperatură și presiune ale agentului frigorific lichid.

Și deja în această stare, agentul frigorific intră în evaporator. Acolo, acesta trece în stare gazoasă și se întoarce din nou în compresor.

Așadar, aerul suflat prin evaporator este preluat din încăperea în care trebuie menținute temperatura și umiditatea într-un interval restrâns de valori.

În schemă sunt reprezentate fluxurile de aer cald și rece care trec constant prin aparatul de aer condiționat de precizie. Schema prezentată este valabilă pentru toate modelele.

Trecând prin evaporator, aerul se răcește și, în această formă, reintră în încăpere. Schema de funcționare a aparatului de aer condiționat de precizie este ilustrată mai sus.

Funcțiile unității interioare

Acestea sunt determinate de destinația modelului specific. Este logic să presupunem că numărul de funcții definește domeniul de aplicare posibil al agregatului:

• exclusiv răcirea;
• răcirea și încălzirea electrică, cu posibilitatea reglării regimului de temperatură;
• răcirea și creșterea umidității.

Cea mai avansată variantă este combinarea funcțiilor de răcire, creștere a umidității și încălzire electrică.

Se întâmplă ca un anumit model să fie fabricat la comandă specială, iar în el să fie integrate funcții care nu erau prevăzute în dotarea inițială.

Eliminarea constantă a aerului cald și asigurarea neîntreruptă a fluxului de aer rece – astfel se caracterizează funcționarea aparatului de aer condiționat de precizie. În acest sens, există foarte multe variante de alimentare cu mase de aer.

Unitățile interioare pot diferi prin tipurile de admisie și refulare a aerului în încăpere. De exemplu, admisia poate avea loc în partea frontală, iar refularea în partea superioară. Aceasta se realizează printr-un canal de aer situat între tavane – cel fals și cel principal.

Există și alte variante:

1. Admisia care are loc în partea frontală se combină cu refularea în partea superioară, direct în încăpere.
2. În partea superioară, admisia se realizează printr-un canal de aer situat între tavane (fals și principal). Refularea are loc, în mod corespunzător, din partea inferioară.
3. Admisia are loc în partea superioară direct din încăpere, iar refularea sub podeaua falsă se realizează din partea inferioară.
4. Admisia are loc în spate și sub podeaua falsă din partea inferioară, iar refularea se realizează în partea superioară printr-un canal de aer situat între tavane – fals și principal.

Se întâmplă ca admisia să se realizeze sub plafonul fals din partea inferioară și în spate. Refularea are loc direct în încăpere, în partea superioară.

Construcția complexă a aparatului de aer condiționat de precizie se explică prin precizia și importanța funcțiilor pe care le îndeplinește. În schema prezentată se văd bine toate aceste particularități.

O astfel de varietate a funcțiilor explică posibilitățile largi ale aparatelor de aer condiționat de precizie.

Structura și mecanismul modelului ales pot fi «adaptate» în mod individual particularităților încăperii în care se intenționează a fi utilizat.

Clasificarea aparatelor de aer condiționat de precizie

În funcție de construcția unităților interioare, aparatele de aer condiționat de precizie se clasifică în următoarele tipuri:

• de tavan;
• tipuri de aparate de aer condiționat de precizie de tip dulap;
• inter-rând.

În funcție de modul de răcire a condensatoarelor, acestea pot fi cu răcire cu aer și cu lichid. Luând ca bază de clasificare agentul termic utilizat – apă sau etilenglicol.

Fiecare dintre categoriile enumerate mai sus are propriile particularități, avantaje și dezavantaje, care trebuie neapărat luate în considerare în procesul de selectare a sistemului de control al regimului de temperatură și umiditate al încăperii.

Aparate de aer condiționat de precizie cu freon

Pentru obiectele de telecomunicații sunt prevăzute monoblocuri cu freon și sisteme de control climatic de tip precizie.

Pentru obiectele staționare mai mari se utilizează unități interioare de tip dulap și aparate de aer condiționat inter-rând.

Soluția clasică și cea mai economică din punct de vedere al costurilor de capital pentru sălile de servere este reprezentată de aparatele de aer condiționat de tip dulap, dotate cu evaporator cu fierbere directă, adică cele cu freon.

Iată cum arată aparatele de aer condiționat de precizie cu freon în secțiune. Pe schemă este reprezentat același dispozitiv, doar din diferite părți

Sunt posibile diferite variante de execuție: cu condensator exterior cu răcire de tip aer, cu condensator cu răcire cu lichid de tip încorporat, precum și echipate cu turn de răcire uscat.

De tipuri similare de condensatoare se deosebesc și aparatele de aer condiționat inter-rând cu evaporare directă (categoria se codifică ca DX).

Dispozitive de precizie lichide

Aparatele de aer condiționat de precizie de tip dulap, dotate cu schimbător de căldură cu lichid, sunt utilizate în schema de răcire cu chiller ca ventiloconvectoare.

În acest caz, fiabilitatea exploatării și regimul de temperatură a răcirii sunt determinate de schema principală adoptată de alimentare cu frig a obiectului – schema include prezența chillerelor și a grupurilor de pompe.

Costurile de capital inițiale depășesc cu 30-40% costurile asociate aparatelor de aer condiționat cu freon. Nu putem să nu remarcăm că, prin optimizarea schemei de alimentare cu frig, devine posibilă reducerea cheltuielilor de exploatare.

Aparat de aer condiționat de precizie cu freecooling

Mecanismul de funcționare al acestui tip de aparat de aer condiționat se bazează pe utilizarea temperaturilor exterioare reduse.

Răcirea liberă (în engleză – freecooling) este ușor și simplu realizată într-un aparat de aer condiționat de precizie cu freon de tip dulap, cu condensator (cu lichid) și turn de răcire uscat.

Aparat de aer condiționat de precizie, echipat cu freecooling – schema dispozitivului cu 2 circuite (cu roșu este marcat schimbătorul de căldură lichid, cu albastru – cel care conține etilenglicol)

Va fi nevoie de un al doilea schimbător de căldură (lichid) și de etilenglicol, care umple circuitul turnului de răcire uscat. Când temperatura ambiantă scade la nivelul calculat, răcirea va avea loc prin funcționarea celui de-al doilea circuit – schimbătorul de căldură și turnul de răcire.

În ciuda creșterii investițiilor inițiale pentru achiziționarea de echipamente suplimentare, perioada de recuperare a acestor unități va fi mai mică de 2 ani, iar un calcul mai precis poate fi efectuat cunoscând mărimea tarifelor locale.

Caracteristicile sistemelor de rezervă

Aparatele de aer condiționat de precizie, pentru a permite realizarea rezervării funcției de răcire, sunt echipate cu schimbătoare de căldură suplimentare – lichide și cu freon.

Principiul principal de funcționare al acestui sistem constă nu doar în simpla duplicare a sistemelor de răcire, ci în aplicarea sistemelor de răcire cu principii de funcționare diferite unul de celălalt.

Sistemul de rezervare permite creșterea semnificativă a caracteristicilor funcționale ale sistemului de climatizare, ceea ce înseamnă că acesta poate fi instalat practic în orice încăpere.

Cu alte cuvinte, într-un singur dispozitiv sunt combinate unități echipate cu diferite surse de răcire.

Necesitatea rezervării și gradul acesteia sunt stabilite de cerințele normative în conformitate cu clasa de toleranță la defecțiuni a obiectului – se determină conform TIER.

Concluzii și material video util pe această temă

În videoclip – procesul de întreținere de către un specialist a unui aparat de aer condiționat de precizie, cu o analiză pas cu pas a tuturor particularităților de funcționare ale acestui dispozitiv, precum și a cerințelor de întreținere a acestuia:

Aparatul de aer condiționat de precizie permite menținerea temperaturii și umidității încăperilor într-un interval restrâns de valori. Această funcție are o importanță deosebită în încăperile unde se află și funcționează echipamente sensibile la cele mai mici variații ale condițiilor climatice. De aceea, aparatele de aer condiționat de precizie sunt utilizate în sălile de servere, centrele de date și laboratoarele de înaltă tehnologie.

Aveți experiență de lucru cu acest echipament, întrebări legate de instalarea, alegerea sau montarea aparatelor de aer condiționat de precizie? Ați întâmpinat probleme cu funcționarea aparatelor de aer condiționat de precizie, reclamații față de producători sau companii de service? În acest caz, nu ezitați să împărtășiți un comentariu mai jos – puteți fi sigur că opinia dumneavoastră nu va rămâne neobservată.