Зняти теплові навантаження у високотехнологічних приміщеннях можна лише за допомогою промислового обладнання. Чому практично завжди застосовується прецизійна система? Прецизійна техніка здатна підтримувати точні параметри мікроклімату, компактна, відповідає вимогам щодо керування системою та шумового тиску.

Відмінність традиційних промислових систем кондиціювання від прецизійних полягає в наступному. Заводська технологія виробництва промислових систем кондиціювання не дозволяє створити вертикальний агрегат з охолоджувачем повітря і камерою зволоження. Причина – відсутність вертикального краплеуловлювача та системи відведення дренажу та конденсату. Вертикальний потік повітря в прецизійному кондиціонері обумовлений природним скупченням теплого повітря нагорі приміщення і часто наявністю фальшпідлоги, яка використовується як припливний повітропровід. В даний час виробник систем прецизійного кондиціонування декларує, що 1 м2 площі, що займається, прецизійного обладнання дозволяє знімати теплове навантаження в 42 кВт.

Діапазон робочих температур прецизійних систем від –60 до +50 °С. У російських кліматичних умовах для безвідмовного функціонування системи охолодження дуже важливим є нижній бар’єр зовнішньої температури, який досягається за рахунок застосування додаткових компонентів системи. Перший такий компонент – вентилятор, що встановлюється на зовнішньому повітряному конденсаторі. Мастило його підшипника повинно залишатися в’язким і не замерзати при температурі -60 °С.

Холодильний контур (компресор → випарник → конденсатор), що постійно діє, може працювати без зупинки і додаткових елементів при температурі до -60 °С. Але у разі зупинки компресора за сигналом контролера (наприклад, після досягнення заданої в приміщенні температури) холодоагент у вищезгаданій системі починає остигати, чому сприяє зовнішнє холодне повітря.

Таким чином, холодоагент, зменшуючись в обсязі, знижує тиск у мережі.

Всі без винятку компресори оснащені клапаном низького тиску, функція якого полягає у захисті компресора від сухого ходу у разі розгерметизації та витоку холодоагенту. При температурі нижче -5 °С тиск у мережі досягає значення спрацьовування клапана за низького тиску, і компресор не включатиметься, а система видасть повідомлення про аварію через низький тиск в мережі.

Способи зниження робочого діапазону температур

Першим способом зниження робочого діапазону до -20 ° С є використання плавного обертання зовнішнього вентилятора повітря – вентилятора конденсатора. Таким чином, при зниженні тиску в системі вентилятори зменшуватимуть витрату повітря, підвищуючи температуру конденсації, і не дадуть вимикатися компресору на тривалий час. Це не дозволить системі охолонути до значення аварійного датчика низького тиску. Подібна система застосовується на майданчиках Ростова-на-Дону, Волгодонська та інших міст південних районів країни, де температура не опускається нижче -20 °С.

Другий спосіб, найбільш поширений у Росії, полягає у використанні комплекту обладнання для роботи при температурі від -20 до -45 °С. У нього входять спеціально підібраний за обсягом зовнішній ресивер, два перепускні клапани KVR і KVD), на вигляд схожі на триходові та зворотні клапани. За допомогою перелічених елементів під час монтажу збираються два контури – малий та великий. У штатному режимі система працює за великим контуром, як у класичному варіанті. При зниженні тиску мережі перепускні клапани шунтують великий контур, утворюючи малий. Для підтримки необхідного тиску в мережі холодоагент, що бракує, береться системою з ресивера, а в разі підвищення тиску зайвий холодоагент повертається в ресивер.

Таким чином, система із зимовим комплектом для роботи при температурі до -45 °С заправляється великою кількістю холодоагенту під час пусконалагоджувальних робіт. Ця система вимагає точного розрахунку та підбору ресивера, а також грамотного налаштування перепускних клапанів під час пусконалагоджувальних робіт. Комплект для роботи при температурі до -60 ° С відрізняється зовнішнім конденсатором з вентиляторами, що працюють за дуже низьких температур, розмірів ресивера та перепускних клапанів. Так, нині в Якутську на GSM MSC комутаторі компанії Siemens вже понад шість років функціонує система кондиціювання німецького виробництва Stulz CCD 351А прямого випаровування з комплектом для роботи при температурі до -60°С.

Під час інтеграції системи прецизійного кондиціювання фахівці компанії зіштовхнулися із двома проблемами. Перша — відсутність на заводі в Німеччині зовнішніх конденсаторних блоків з осьовими вентиляторами, що мають змащення підшипників, з гарантованою в’язкістю нижче -45 °С. Виробнику довелося міняти вентилятори на охолоджуваних повітряних конденсаторах з мастилом до -60 °С.

Другою та основною проблемою стала необхідність розрахувати та правильно підібрати комплект обв’язки холодного контуру між компресором та конденсатором. Для того, щоб вирішити це завдання, довелося встановлювати ресивер у приміщенні у просторі фальшполу біля кондиціонерів, а не як завжди на вулиці.

На іншому майданчику в Якутську замовник надав для серверної орендоване приміщення, що має невелику площу та висоту. Місця для встановлення ресіверів під фальшпідлогою не знайшлося. Вирішили встановити їх у теплому горищному приміщенні, поверхом вище. Але виникла проблема з розміщенням конденсаторів розміром 2360 х 770 мм та вагою 85 кг. На пропозицію замовника конденсатори були встановлені на горищі. Оскільки горищне приміщення було провітрюваним, то на двох виходах, розташованих на різних сторонах скату, були встановлені дві повітряні заслінки, що незмерзають.

Найпростіший контролер закривав заслінки на провітрювання, коли температура в горищному приміщенні над конденсаторами опускалася нижче -20 °С. Це дозволило використати штатні вентилятори на конденсаторах. Однак замовнику довелося надалі платити орендну плату і за цю частину горищного приміщення.

Резюмуючи описані вище приклади встановлення прецизійних систем кондиціювання в умовах низьких температур, можна зробити такі висновки. Рішення, прийняте в першому випадку, найбільш універсальне для будь-яких майданчиків із зовнішньою температурою нижче -60 °С. Однак при цьому в приміщенні доводиться встановлювати великогабаритне обладнання (ресивери великого розміру), що значно скорочує вільну площу приміщення. До того ж, потрібні додаткові витрати на закупівлю спеціальних вентиляторів. Друге рішення є винятком з першого правила, але скорочення термінів виробництва конденсаторів та відсутність додаткових великих інвестицій, за винятком витрат на закупівлю заслінок та контролера, роблять цей варіант кращим.

Дуже часто приміщення, які надає замовник під монтаж обладнання, є орендованими. І тоді при первинному огляді об’єкта потрібна згода орендодавця на таке проходження траси, а найголовніше — на розташування зовнішніх блоків.

Наприклад, восени 2005 р. в Єкатеринбурзі спеціалісти компанії, вже маючи на руках узгоджений із замовником проект, змушені були призупинити монтаж зовнішніх блоків на покрівлі будівлі за забороною орендодавця. Насправді ця заборона має підставу. Адже крім погоджень із міськими архітектурними організаціями, існує процедура перевірки несучої здатності покрівлі для конденсатора та його бетонної основи. Проводити таку експертизу може лише власник будівлі, підпис представника якої має бути у монтажному проекті.

Плюси та мінуси вільного охолодження

Ще на початку 90-х років. минулого століття на російському ринку іноземний виробник систем прецизійного кондиціювання почав активно просувати ідею використання вільного охолодження як нове вирішення проблеми запуску кондиціонерів у зимовий період для стандартних систем кондиціювання. З економічного погляду ця ідея чудова. Подібне рішення дозволяє економити ресурс компресора і, як наслідок, електроенергію, що споживається. Крім того, немає потреби встановлювати комплект зимового пуску. На перший погляд система має лише один недолік: монтаж громіздких повітроводів для подачі свіжого повітря та наявність великих отворів для встановлення зовнішніх грат. За всіма цими плюсами та мінусами ховаються два негативні фактори.

По-перше, холодне повітря (-26 ° С) не можна подати в технологічне приміщення, його необхідно нагрівати до 18-20 ° С, для чого використовується змішання відпрацьованого повітря з тепловиділяючого приміщення. При змішуванні холодного та теплого повітря випадає конденсат у камері змішування, намокають повітряні фільтри, отже перевищується опір і знижується витрата повітря. Для запобігання цьому припливне повітря нагрівають до 2-3 ° С (з витратою електроенергії). За дуже низьких температур електроенергії витрачається більше, ніж вдається заощадити від простою компресора. По-друге, практично все тепловиділяюче обладнання має ТУ на вологість повітря зазвичай у діапазоні від 40 до 55% відн. вл., допускається діапазон від 20 до 80% відн. вл. У зимовий період вміст вологи близько до нуля. Як відомо, підігрів повітря не призводить до появи в ньому вологи, а значить і відносна вологість при описаному вище вільному охолодженні буде нижче 5-10%. Таким чином, виникає необхідність постійного зволоження сухого зовнішнього повітря до заданої величини. Зволоження відбувається за рахунок роботи електронного парогенератора, якому потрібна постійна електроенергія та витратний матеріал у вигляді циліндрів або електродів. Такий спосіб вільного охолодження важко назвати енергозберігаючим. У зв’язку з чим доцільніше використовувати системи вільного охолодження на основі передачі зовнішнього холоду через водногліколеву суміш.

Системи вільного охолодження на основі передачі зовнішнього холоду через водногліколеву суміш

У таких агрегатах є два водоповітряні теплообмінники, один з яких – штатний випарник. Основою вільного охолодження є пластинчастий конденсатор, встановлений у корпусі внутрішнього модуля кондиціонера, холодоагент – водний розчин гліколю. На вулиці розташована суха градирня, з’єднана влітку з компресором через пластинчастий рідинний конденсатор. Коли температура зовнішнього повітря опускається нижче 15 °С, перепускні клапани перемикають шлях охолодженої рідини від пластинчастого конденсатора на другий повітряний теплообмінник (охолоджувач повітря). Охолоджена повітрям рідина потрапляє безпосередньо в шафу кондиціонера, і відбувається вільне охолодження, при якому не змінюється вміст вологи всередині приміщення. Таке вільне охолодження справді є економічно вигідним. Наприклад, у Німеччині за ціною електроенергії у перерахунку на російську валюту 3 руб/кВт вартість початкових інвестицій у таку систему окупає її порівняно з класичною за три роки експлуатації.

Розміщення систем прецизійного кондиціювання у технологічних приміщеннях

Вічна проблема будь-якого замовника — розміщення якнайбільшої кількості обладнання в приміщенні з мінімально можливою площею таким чином, щоб залишилося вільне місце для подальшого розширення.