Kaj je precizna klimatska naprava: klasifikacija naprav in princip delovanja agregatov

Ali ne mislite, da se v strežnicah in podatkovnih centrih ter drugih prostorih, kjer je zbrano ogromno računalnikov in druge opreme, ki intenzivno oddajajo toploto, za vzdrževanje stalne temperature in vlažnosti lahko uporabljajo običajne gospodinjske klimatske naprave?

V prostorih takšnega namena je treba vzdrževati temperaturo, vlažnost in številne druge parametre v zelo ozkem območju, običajni sistemi klimatskega nadzora, tudi najmočnejši, se s to nalogo ne spopadajo. Zato postaja vse bolj aktualna uporaba precizijskih klimatskih naprav.

O tem, kakšne posebnosti ima precizijski klimatizacijski sistem, kaj sploh je, kako deluje in katere vrste teh naprav obstajajo, bo govor v članku.

Posebnosti precizijskih klimatizacijskih sistemov

Precizijski klimatizacijski sistem ali avtonomni klimatizacijski sistem omarnega tipa je naprava, katere uporaba omogoča vzdrževanje v prostoru več parametrov: temperature, relativne vlažnosti in gibanja zraka v ozkem območju.

In sicer:

• območje dovoljene variabilnosti temperature: ±1 °C. Posamezni modeli precizijskih klimatizacijskih sistemov omogočajo še dodatno zoženje variabilnosti vrednosti na ±0,5 °C);
• območje variabilnosti vrednosti vlažnosti +5%;
• dovoljeno delovanje precizijskega klimatizacijskega sistema pri temperaturi okolice v območju od +50 °C do -60 °C.

Ob tem oddani toplotni dotok presega vrednosti, značilne za glavni prostor, za 5–10 krat. Posledično nastaja zelo visoka obremenitev klimatskih naprav.

A vseeno se območje vrednosti vzdržuje. Poleg tega, da se ta vrsta sistemov klimatskega nadzora odlikuje s povečano natančnostjo, se opremi postavlja tudi vrsta zahtev glede zanesljivosti.

Tudi minuta brez klimatizacije lahko povzroči katastrofalne posledice. In s tem tudi materialno škodo.

Precizijske klimatske naprave zagotavljajo stabilno vlažnost in temperaturo (v ozkem območju), kljub stalnemu sproščanju velike količine toplote, ki ga povzročajo neprekinjeno delujoče naprave.

Da, obstaja še ena zahteva, ki je ne moremo mimo omeniti – precizijske klimatske naprave morajo imeti možnost hitrega zagona rezervne enote v primeru okvare glavne.

To pomeni, da bo tudi v primeru višje sile zagotovljena stalnost temperaturnega in vlažnostnega režima. Poleg tega je projekt klimatizacije strežniške sobe običajno sestavljen z upoštevanjem dodatnih kapacitet.

Prednosti uporabe naprav

Uporaba precizijskih sistemov na različnih tehnoloških objektih je posledica potrebe po kompenzaciji znatnih specifičnih toplotnih presežkov, ki jih oddaja tehnološka oprema, občutljiva že na najmanjše spremembe temperaturnega in vlažnostnega režima.

Torej, večje kot je odstopanje temperature prostora od optimalnih vrednosti, bolj se skrajša življenjska doba drage opreme.

Kljub temu, da precizijske klimatske naprave odlikuje povečana zanesljivost, se za zagotavljanje stalnosti okolja uporablja več naprav – to izravnava nevarnost izpada celotnega sistema.

Neodprava okvare sistema za klimatski nadzor v kratkem času lahko povzroči okvaro opreme, ki ustvarja znaten toplotni dotok.

Na primer, ob pregrevanju tehnološke opreme v dvorani ATS ter ob nedopustnem odstopanju od optimalne vrednosti relativne vlažnosti je verjetnost okvare opreme precej visoka.

Precizijske klimatske naprave učinkovito kompenzirajo znatne specifične toplotne presežke in omogočajo vzdrževanje potrebnih parametrov temperaturnega in vlažnostnega režima v prostoru.

Področje uporabe opreme

Uporaba teh naprav za zagotavljanje brezhibnega in brezavarijnega delovanja tehnološke opreme postaja aktualna na naslednjih področjih:

1. Fiksna telefonija – ATS centrale ter aparatne sobe.
2. Mobilna telefonija – telekomunikacijska vozlišča, mišljeni so stikala in prehodi.
3. Bazne in oddaljene postaje, ki se nahajajo v zgradbah ali kontejnerjih.
4. Billing centri.
5. Sektor IT – strežniške in aparatne sobe ter računalniške dvorane in podatkovni centri.

V zadnjem času precizijske klimatske naprave uporabljajo tudi farmacevtska podjetja – v prostorih, kjer je nameščena draga diagnostična oprema. Prav tako v sodobnih laboratorijih, namenjenih raziskavam z reagenti, ki so še posebej občutljivi na pogoje zunanjega okolja. Ali pa – s kolonijami mikroorganizmov.

Visokonatančna, čista proizvodnja – panoga zajema mikroelektroniko, farmacijo in vesoljsko industrijo ter ne more brez preciznih klimatskih naprav.

Raznolikost modelov preciznih klimatskih naprav omogoča izbiro optimalne možnosti – glede na zahteve SN 512-78 in namembnost prostora, v katerem je treba vzdrževati klimatske pogoje.

A to še ni vse – v nekaterih muzejih, knjižnicah in drugih krajih kulturnega preživljanja prostega časa, kjer so shranjeni posebej dragoceni eksponati, se prav tako uporabljajo precizne klimatske naprave.

Seveda se tam uporabljajo bolj cenovno ugodni modeli, saj ni potrebe po tako strogem upoštevanju režima temperature in vlažnosti, vendar vseeno.

Zgradba precizijskega klimatizacijskega sistema

Natančnost in zanesljivost enote pojasnjuje njeno zapleteno sestavo. Poleg tega se lahko razlikuje glede na model.

Obvezni so:

1. Notranje enote, praviloma omarnega tipa.
2. Zunanje enote.

V prvi se izvaja predhodna priprava zraka neposredno pred dovajanjem v prostor.

V drugi je lahko nameščen: zračni kondenzator ali tekočinski hladilnik, in sicer v primeru, ko klimatska naprava deluje na hladno vodo iz hladilnika (čilera) ali za kondenzator tekočin, nameščen v notranji enoti.

Sestava precizne klimatske naprave in shematski prikaz njenega mehanizma delovanja. Ne glede na zapletenost sestave modela ta mehanizem obstaja.

Zgornja shema je izjemno poenostavljena. Prikazuje načelo delovanja v splošnih potezah.

Upoštevajte, da poleg vseh naštetih delov notranja enota precizne klimatske naprave vključuje naslednje naprave:

• kompresor;
• uparjalnik;
• dušilka;
• filtracijske komponente;
• dodatne naprave, ki za ogrevanje uporabljajo elektriko;
• vlažilniki zraka, po potrebi;
• zračni ventilatorji;
• armatura – tako zaporna kot regulacijska.

Prisotnost vseh ostalih elementov določata konkretni model in zahteve, ki so postavljene njemu in prostoru, v katerem bo naprava delovala. Z drugimi besedami, so variativna sestavina.

Mehanizem delovanja naprave

Osnovno načelo delovanja te naprave lahko pojasnimo takole: najprej pride do stiskanja plinastega hladilnega sredstva v kompresorju. Nato hladilno sredstvo vstopi v kondenzator. Tam pride do njegove kondenzacije – proces omogoča odvajanje toplote od hladiva.

V naslednjem koraku sledi prehod hladilnega sredstva, ki je v tekočem agregatnem stanju, skozi dušilno napravo. To vodi do znižanja vrednosti temperature in tlaka tekočega hladiva.

V tem stanju hladilno sredstvo vstopi v uparjalnik. Tam preide v plinasto stanje in se ponovno vrne v kompresor.

Tako se zrak, ki se prepihuje skozi uparjalnik, odvzema iz prostora, kjer je treba vzdrževati temperaturo in vlažnost v ozkem razponu vrednosti.

Na shemi so prikazani tokovi vročega in hladnega zraka, ki nenehno potekajo skozi precizijski klimatski aparat. Prikazana shema velja za vse modele.

Pri prehodu skozi uparjalnik se zrak ohladi in v takšni obliki ponovno vstopi v prostor. Shema delovanja precizijskega klimatskega aparata je v ilustrativni obliki prikazana zgoraj.

Funkcije notranje enote

Določa jih namen določenega modela. Logično je domnevati, da število funkcij določa področje možne uporabe naprave:

• izključno hlajenje;
• hlajenje in električno dogrevanje z možnostjo uravnavanja temperaturnega režima;
• hlajenje in povečanje vlažnosti.

Najnaprednejša možnost je kombinacija hlajenja, povečanja vlažnosti in električnega dogrevanja.

Lahko se tudi zgodi, da določen model tovarna izdela po individualnem naročilu in vanj vgradi funkcije, ki niso predvidene v prvotni opremi.

Nenehno odvajanje vročega zraka in neprekinjeno dovajanje hladnega – tako je označeno delovanje precizijskega klimatskega aparata. Pri tem je možnosti dovajanja zračnih mas zelo veliko.

Notranje enote se lahko razlikujejo po vrstah zajema in dovajanja zraka v prostor. Na primer, zajem lahko poteka na sprednji strani, dovajanje pa na zgornji. Ta se izvaja skozi zračni kanal, ki se nahaja med stropoma – lažnim in glavnim.

Obstajajo tudi druge možnosti:

1. Zajem, ki poteka na sprednji strani, je združen z dovajanjem na zgornji strani, neposredno v prostor.
2. Na zgornji strani se zajem izvaja skozi zračni kanal, ki se nahaja med stropoma (lažnim in glavnim). Dovajanje poteka, ustrezno, s spodnje strani.
3. Zajem poteka na zgornji strani neposredno iz prostora, dovajanje pod lažna tla pa se izvaja s spodnje strani.
4. Zajem od zadaj in pod lažnimi tli s spodnje strani poteka, dovajanje pa se izvaja na zgornji strani skozi zračni kanal, ki se nahaja med stropoma – lažnim in glavnim.

Lahko se zgodi tudi, da se zajem izvaja pod lažnim stropom s spodnje strani in od zadaj. Dovajanje poteka neposredno v prostor, na zgornji strani.

Zapletena konstrukcija precizijskega klimatskega aparata je pojasnjena z natančnostjo in pomembnostjo funkcij, ki jih opravlja. Na prikazani shemi so vse te značilnosti dobro vidne.

Takšna raznovrstnost funkcij pojasnjuje široke možnosti precizijskih klimatskih naprav.

Strukturo in mehanizem izbranega modela je mogoče individualno prilagoditi posebnostim prostora, v katerem ga nameravate uporabljati.

Klasifikacija precizijskih klimatizacijskih sistemov

Glede na konstrukcijo notranjih enot se precizijske klimatske naprave delijo na naslednje vrste:

• stropni;
• omarni precizijski tipi klimatskih naprav;
• medvrstni.

Glede na način hlajenja kondenzatorjev so lahko zračni in tekočinski. Če za osnovo klasifikacije vzamemo uporabljeni hladilni medij – vodo ali etilenglikol.

Vsaka od zgoraj naštetih kategorij ima svoje posebnosti, prednosti in pomanjkljivosti, ki jih morate upoštevati pri izbiri sistema za nadzor temperature in vlažnosti prostora.

Freonski precizijski klimatizacijski sistemi

Za telekomunikacijske objekte so predvideni freonski monobloki in sistemi klimatskega nadzora precizijskega tipa.

Za večje stacionarne objekte se uporabljajo omarni notranji bloki in medvrstne klimatske naprave.

Klasična in najbolj ekonomična rešitev glede kapitalskih stroškov za strežniške prostore so omarni kondicionerji, opremljeni z izparilnikom neposrednega vrenja, to so freonski.

Tako izgledajo freonske precizijske klimatske naprave v prerezu. Na shemi je prikazana ista naprava, le s različnih strani.

Možne so različne izvedbe: z zunanjim kondenzatorjem z zračnim hlajenjem, s kondenzatorjem z vgrajenim tekočinskim hlajenjem ter v kombinaciji s suhim hladilnim stolpom.

Podobne vrste kondenzatorjev imajo tudi medvrstne klimatske naprave z neposrednim izparevanjem (kategorija se označuje kot DX).

Tekočinski precizijski sistemi

Omarni precizijski kondicionerji, opremljeni s tekočinskim toplotnim izmenjevalcem, se uporabljajo v hladilni shemi čilera kot končne enote.

V tem primeru sta zanesljivost delovanja in temperaturni režim hlajenja določena s sprejeto principialno shemo hlajenja objekta – shema vključuje prisotnost čilerjev in črpalnih skupin.

Začetni kapitalski stroški so za 30–40 % višji od stroškov, povezanih s freonskimi klimatskimi napravami. Treba je omeniti, da lahko z optimizacijo sheme hlajenja zmanjšamo obratovalne stroške.

Precizijski klimatizacijski sistem s prostim hlajenjem

Mehanizem delovanja te vrste klimatske naprave temelji na uporabi nižjih zunanjih temperatur.

Prosto hlajenje (v angleščini – free cooling) se enostavno in preprosto izvede v freonskem precizijskem kondicionerju omarnega tipa s kondenzatorjem (tekočinskim) in suhim hladilnim stolpom.

Precizijski klimatizacijski sistem, opremljen s free coolingom – shema naprave z dvema krogoma (rdeče je označen tekočinski toplotni izmenjevalnik, modro – tisti, ki vsebuje etilenglikol)

Potrebovali boste drugi toplotni izmenjevalnik (tekočinski) in etilenglikol, ki polni krog suhega hladilnega stolpa. Ob padcu temperature okolice na predvideno raven bo hlajenje potekalo z delovanjem drugega kroga – toplotnega izmenjevalnika in hladilnega stolpa.

Kljub povečanju začetnih naložb za nakup dodatne opreme bo vračilna doba teh agregatov krajša od dveh let, natančnejši izračun pa je mogoče opraviti ob poznavanju višine lokalnih tarif.

Posebnosti rezervnih sistemov

Precizijski klimatizacijski sistemi so za omogočanje izvedbe redundance funkcije hlajenja opremljeni z dodatnimi toplotnimi izmenjevalniki – tekočinskimi in freonskimi.

Osnovni princip delovanja tega sistema ne temelji zgolj na enostavnem podvajanju hladilnih sistemov, ampak na uporabi hladilnih sistemov z medsebojno različnimi principi delovanja.

Sistem redundance omogoča znatno izboljšanje funkcionalnih značilnosti klimatizacijskega sistema, kar pomeni, da ga bo mogoče namestiti praktično v katerem koli prostoru.

Drugače povedano, v eni napravi so združeni agregati, opremljeni z različnimi viri hlajenja.

Potreba po redundanci in njena stopnja sta določeni z normativnimi zahtevami v skladu z razredom odpornosti na okvare objekta – določi se po TIER.

Zaključki in koristen video na to temo

Na videoposnetku – postopek servisiranja precizijskega klimatizacijskega sistema s strani mojstra s korak za korakom razčlenitvijo vseh posebnosti delovanja te naprave ter zahtev glede njenega vzdrževanja:

Precizijski klimatizacijski sistem omogoča vzdrževanje temperature in vlažnosti prostorov v ozkem območju vrednosti. Ta funkcija je pomembna v prostorih, kjer se nahaja in deluje oprema, občutljiva na najmanjša nihanja podnebnih razmer. Prav zato se precizijski klimatizacijski sistemi uporabljajo v strežničnih, podatkovnih centrih in visokotehnoloških laboratorijih.

Imate izkušnje s to opremo, vprašanja glede namestitve, izbire ali montaže precizijskih klimatizacijskih sistemov? So se pojavile težave z delovanjem precizijskih klimatizacijskih sistemov, pritožbe do proizvajalcev ali servisnih podjetij? V tem primeru obvezno delite komentar spodaj – lahko ste prepričani, da vaše mnenje ne bo ostalo prezrto.