Čo je to precízna klimatizácia: klasifikácia zariadení a princíp fungovania agregátov

Nemyslíte si, že v serverovniach a dátových centrách, ako aj v iných miestnostiach, kde je sústredené obrovské množstvo počítačov a inej techniky intenzívne vyžarujúcej teplo, na udržanie konštantnej teploty a vlhkosti možno použiť bežné domáce klimatizátory?

V miestnostiach takéhoto účelu sa musí udržiavať teplota, vlhkosť a mnohé ďalšie parametre vo veľmi úzkom rozsahu, a bežné systémy klimatizácie, aj tie najvýkonnejšie, si s touto úlohou neporadia. Preto čoraz viac nadobúda aktuálnosť používanie precíznych klimatizátorov.

O tom, aké charakteristické vlastnosti má precízny klimatizátor, čo to vlastne je, ako funguje a aké typy týchto zariadení existujú, sa bude hovoriť v článku.

Vlastnosti precíznych klimatizátorov

Precízny klimatizátor alebo autonómny klimatizátor skriňového typu je zariadenie, ktorého používanie umožňuje udržiavať v miestnosti rad parametrov: teplotu, relatívnu vlhkosť a pohyblivosť vzduchu v úzkom rozsahu.

A to:

• rozsah prípustnej variability teploty: ±1 °C. A jednotlivé modely precíznych klimatizátorov umožňujú ešte viac zúžiť variabilitu hodnoty až na ±0,5 °C);
• rozsah variability hodnoty vlhkosti +5%;
• je prípustná prevádzka precízneho klimatizátora pri teplote okolia v rozsahu od +50 °C do -60 °C.

Pritom uvoľňovaný tepelný prúd presahuje hodnoty typické pre hlavnú miestnosť 5 až 10-násobne. V dôsledku toho vzniká veľmi vysoké zaťaženie klimatizátorov.

Ale aj tak sa rozsah hodnôt udržiava. Veď okrem toho, že tento druh systémov klimatickej kontroly sa vyznačuje zvýšenou presnosťou, na techniku sa kladú aj ďalšie požiadavky týkajúce sa spoľahlivosti.

Aj minúta bez klimatizácie môže spôsobiť katastrofické následky. A teda aj materiálne straty.

Precízne klimatizácie zabezpečujú stabilnú vlhkosť a teplotu (a to v úzkom rozsahu) napriek neustálemu uvoľňovaniu veľkého množstva tepla zariadeniami pracujúcimi nepretržite.

Áno, existuje ešte jedna požiadavka, ktorú nemožno nespomenúť – precízne klimatizácie musia mať možnosť rýchleho spustenia záložného bloku pri poruche hlavného.

To znamená, že aj v prípade vzniku krízovej situácie bude zabezpečené udržiavanie stáleho režimu teploty a vlhkosti. A projekt klimatizácie serverovne sa zvyčajne navrhuje s ohľadom na dodatočné kapacity.

Výhody používania zariadení

Používanie precíznych systémov na rôznych technologických objektoch je vysvetlené potrebou kompenzácie významných špecifických tepelných prebytkov, ktoré sa uvoľňujú z technologického zariadenia citlivého aj na tie najmenšie zmeny teplotného a vlhkostného režimu.

To znamená, že čím väčšia je odchýlka teploty miestnosti od optimálnych hodnôt, tým viac sa skracuje životnosť drahého zariadenia.

Napriek tomu, že precízne klimatizácie sa vyznačujú zvýšenou spoľahlivosťou, na zabezpečenie stálosti prostredia sa používa niekoľko zariadení – to eliminuje riziko vyradenia celého systému z prevádzky.

Neodstránenie poruchy systému klimatickej kontroly v krátkom čase môže spôsobiť poruchu techniky, ktorá generuje významný tepelný príkon.

Napríklad pri prehriatí technologického zariadenia v sále ústredne, ako aj pri neprípustnej odchýlke od optimálnej hodnoty relatívnej vlhkosti je pravdepodobnosť poruchy zariadenia pomerne vysoká.

Precízne klimatizácie účinne kompenzujú významné špecifické tepelné prebytky a umožňujú udržiavať potrebné parametre teplotného a vlhkostného režimu v miestnosti.

Oblasť použitia zariadenia

Používanie týchto zariadení na zabezpečenie bezporuchovej a bezhavariovej prevádzky technologického zariadenia nadobúda aktuálnosť v nasledujúcich oblastiach:

1. Pevná telefónia – stanice ústrední, ako aj technické miestnosti.
2. Mobilná telefónia – uzly telekomunikácií, rozumejú sa prepínače a brány.
3. Základňové a vzdialené stanice umiestnené v budovách alebo kontajneroch.
4. Billingové centrá.
5. Sektor IT – serverovne a technické miestnosti, ako aj počítačové sály a dátové centrá.

V poslednom čase precízne klimatizácie používajú aj farmaceutické spoločnosti – v miestnostiach, kde je nainštalované drahé diagnostické zariadenie. A tiež v moderných laboratóriách určených na vykonávanie výskumu s reaktívnymi látkami, obzvlášť citlivými na podmienky vonkajšieho prostredia. Alebo – s kolóniami mikroorganizmov.

Vysokopresná, čistá výroba – odvetvie zahŕňa mikroelektroniku, farmaceutiku a kozmický priemysel, nezaobíde sa bez precíznych klimatizácií.

Rozmanitosť modelov precíznych klimatizácií umožňuje vybrať optimálny variant – v závislosti od požiadaviek SN 512-78 a určenia miestnosti, v ktorej sa majú udržiavať klimatické podmienky.

Ale to nie je všetko – v niektorých múzeách, knižniciach a iných miestach kultúrneho voľna, kde sú uložené obzvlášť cenné exponáty, sa tiež používajú precízne klimatizácie.

Samozrejme, že sa tam používajú lacnejšie modely, veď niet potreby tak prísne dodržiavať režim teploty a vlhkosti, ale predsa.

Konštrukcia precízneho klimatizátora

Presnosť a spoľahlivosť jednotky vysvetľuje jej zložité zariadenie. Navyše v závislosti od modelu sa môže líšiť.

Povinná je prítomnosť:

1. Vnútorného bloku, spravidla skriňového typu.
2. Vonkajšieho bloku.

V prvom sa vykonáva predbežná príprava vzduchu bezprostredne pred jeho dodaním do miestnosti.

V druhom môže byť umiestnený: kondenzátor vzduchu alebo kvapalinový chladič, v prípade, že činnosť klimatizácie prebieha na studenej vode z chladiča (chiller) alebo pre kondenzátor kvapalín umiestnený vo vnútornom bloku.

Zariadenie precíznej klimatizácie a schematické znázornenie jej mechanizmu fungovania. Bez ohľadu na zložitosť zariadenia modelu, tento mechanizmus existuje.

Vyššie uvedená schéma je maximálne zjednodušená. Zobrazuje princíp fungovania v hrubých rysoch.

Upozorňujeme, že okrem všetkých uvedených častí vnútorný blok precíznej klimatizácie zahŕňa nasledujúce zariadenia:

• kompresor;
• výparník;
• škrtiaci ventil;
• filtračné komponenty;
• dodatočné zariadenia využívajúce na ohrev elektrinu;
• zvlhčovače vzduchu, v prípade potreby;
• vzduchové ventilátory;
• armatúra – ako uzatváracia, tak aj regulačná.

Prítomnosť všetkých ostatných prvkov je určená konkrétnym modelom a požiadavkami na model a na miestnosť, v ktorej bude zariadenie pracovať. Inými slovami, sú premenlivou súčasťou.

Mechanizmus fungovania zariadenia

Základný princíp fungovania tohto zariadenia možno vysvetliť takto: najprv dochádza k stlačaniu plynného chladiva v kompresore. Potom sa chladivo dostáva do kondenzátora. Tam dochádza k jeho kondenzácii – proces umožňuje odvod tepla z chladiva.

V ďalšej fáze dochádza k prechodu chladiva nachádzajúceho sa v kvapalnom skupenstve cez škrtiace zariadenie. To vedie k zníženiu hodnôt teploty a tlaku kvapalného chladiva.

A už v tomto stave dochádza k vstupu chladiva do výparníka. Tam prechádza do plynného skupenstva a opäť sa vracia do kompresora.

Takže práve vzduch prefukovaný cez výparník je odoberaný z miestnosti, kde je potrebné udržiavať teplotu a vlhkosť v úzkom rozsahu hodnôt.

Na schéme sú zobrazené prúdy horúceho a studeného vzduchu, ktoré neustále prechádzajú cez precízny kondicionér. Uvedená schéma je relevantná pre všetky modely.

Vzduch prechádzajúci cez výparník sa ochladzuje a v takejto podobe sa opäť dostáva do miestnosti. Schéma činnosti precízneho kondicionéra je vyššie znázornená ilustračne.

Funkcie vnútornej jednotky

Sú určené účelom konkrétneho modelu. Je logické predpokladať, že počet funkcií určuje oblasť možného použitia zariadenia:

• výhradne chladenie;
• chladenie a elektrické dohrievanie s možnosťou regulácie teplotného režimu;
• chladenie a zvyšovanie vlhkosti.

Najdokonalejšou variantou je kombinácia funkcie chladenia, zvyšovania vlhkosti a elektrického dohrievania.

Stáva sa aj to, že určitý model je výrobcom vyrábaný na individuálnu objednávku a sú do neho vstavané funkcie, ktoré nie sú súčasťou pôvodnej výbavy.

Neustále odvádzanie horúceho vzduchu a nepretržité zabezpečovanie prívodu studeného – takto je charakterizovaná činnosť precízneho kondicionéra. Pritom existuje veľa variantov prívodu vzdušných más.

Vnútorné jednotky sa môžu líšiť spôsobmi odberu a prívodu vzduchu do miestnosti. Napríklad odber môže prebiehať v prednej časti a prívod v hornej časti. Ten sa uskutočňuje cez vzduchovod umiestnený medzi stropmi – falošným a hlavným.

Existujú aj ďalšie varianty:

1. Odber prebiehajúci v prednej časti je kombinovaný s prívodom v hornej časti priamo do miestnosti.
2. V hornej časti sa odber uskutočňuje cez vzduchovod umiestnený medzi stropmi (falošným a hlavným). Prívod prebieha, v zhode s tým, z dolnej časti.
3. Odber prebieha v hornej časti priamo z miestnosti a prívod pod falošnú podlahu sa uskutočňuje z dolnej časti.
4. Odber zozadu a pod falošnou podlahou z dolnej časti prebieha, zatiaľ čo prívod sa uskutočňuje v hornej časti cez vzduchovod umiestnený medzi stropmi – falošným a hlavným.

Stáva sa aj to, že odber sa uskutočňuje pod falošným stropom z dolnej časti a zozadu. Prívod prebieha priamo do miestnosti v hornej časti.

Zložitá konštrukcia precízneho kondicionéra je vysvetlená presnosťou a dôležitosťou funkcií, ktoré vykonáva. Na uvedenej schéme sú všetky tieto osobitosti dobre viditeľné.

Taká variabilita funkcií vysvetľuje široké možnosti precíznych klimatizácií.

Štruktúra a mechanizmus vybranej modelu môžu byť individuálne prispôsobené zvláštnostiam miestnosti, v ktorej sa plánuje použiť.

Klasifikácia precíznych klimatizátorov

V závislosti od konštrukcie vnútorných blokov sa precízne klimatizácie klasifikujú na nasledujúce typy:

• stropné;
• skriňove precízne typy klimatizácií;
• medziradove.

V závislosti od spôsobu chladenia kondenzátorov sú vzduchové a kvapalinové. Ak vezmeme za základ klasifikácie používané teplonosné médium – vodu alebo etylénglykol.

Každá z uvedených vyššie kategórií má svoje zvláštnosti, výhody a nevýhody, ktoré je potrebné určite zohľadniť pri výbere systému kontroly teplotného a vlhkostného režimu miestnosti.

Fréonové precízne klimatizátory

Pre objekty telekomunikácií sú určené freónove monobloky a systémy klimatizácie precízneho typu.

Pre stacionárne objekty väčšieho rozsahu sa používajú skriňove vnútorné bloky a medziradove klimatizácie.

Klasickým a najekonomickejším z hľadiska kapitálových nákladov riešením pre serverovne sú uznávané skriňove klimatizácie vybavené výparníkom priameho varu, teda freónove.

Takto vyzerajú freónove precízne klimatizácie v reze. Na schéme je zobrazené to isté zariadenie, len z rôznych strán.

Sú možné rôzne varianty ich prevedenia: s vonkajším kondenzátorom so vzduchovým chladením, so zabudovaným kondenzátorom s kvapalinovým chladením, ako aj vybavené suchým chladičom.

Podobnými druhmi kondenzátorov sa vyznačujú aj medziradove klimatizácie s priamym vyparovaním (kategória sa označuje ako DX).

Kvapalinové precízne zariadenia

Skriňove precízne klimatizácie vybavené kvapalinovým výmenníkom tepla sa používajú v chladiacej schéme s chillerom ako zónové výmenníky tepla.

V tomto prípade sa spoľahlivosť prevádzky a teplotný režim chladenia určujú prijatou princípovou schémou chladenia objektu – schéma zahŕňa prítomnosť chillerov a čerpadlových skupín.

Počiatočné kapitálové náklady prevyšujú o 30-40% náklady spojené s freónovými klimatizáciami. Nemožno nespomenúť, že optimalizáciou schémy chladenia je možné znížiť prevádzkové náklady.

Precízny klimatizátor s freecoolingom

Mechanizmus fungovania tohto typu klimatizácie je založený na využití znížených vonkajších teplôt.

Voľné chladenie (po anglicky – freecooling) sa ľahko a jednoducho realizuje vo freónovej precíznej klimatizácii skriňového typu s kondenzátorom (kvapalinovým) a suchým chladičom.

Precízny kondicionér osadený free coolingom – schéma zariadenia s dvoma okruhmi (červenou je označený kvapalinový výmenník tepla, modrou – obsahujúci etylénglykol)

Bude potrebný 2. výmenník tepla (kvapalinový) a etylénglykol, ktorý vypĺňa okruh suchej chladiacej veže. Pri poklese teploty okolia na výpočtovú úroveň bude chladenie prebiehať vďaka fungovaniu 2. okruhu – výmenníka tepla a chladiacej veže.

Napriek zvýšeniu počiatočných investícií na nákup dodatočného zariadenia bude doba návratnosti týchto agregátov menej ako 2 roky, a presnejší výpočet možno vykonať, ak poznáte výšku miestnych taríf.

Vlastnosti systémov zálohovania

Precízne kondicionéry na možnosť realizácie zálohovania funkcie chladenia sú vybavené dodatočnými výmenníkmi tepla – kvapalinovými a freónovými.

Základný princíp fungovania tohto systému nespočíva len v banálnom duplikovaní chladiacich systémov, ale v použití chladiacich systémov s navzájom odlišnými princípmi fungovania.

Systém zálohovania umožňuje výrazne zvýšiť funkčné charakteristiky klimatizačného systému, a teda ho bude možné nainštalovať prakticky v akejkoľvek miestnosti

Inými slovami, v jednom zariadení sa kombinujú agregáty vybavené rôznymi zdrojmi chladenia.

Potreba zálohovania a jeho stupeň sa stanovuje normatívnymi požiadavkami v súlade s triedou odolnosti voči poruchám objektu – určuje sa podľa TIER.

Závery a užitočné video k téme

Na videu – proces obsluhy precízneho kondicionéra majstrom s podrobným rozborom všetkých zvláštností fungovania tohto zariadenia, ako aj požiadaviek na jeho údržbu:

Precízny kondicionér umožňuje udržiavať teplotu a vlhkosť miestností v úzkom rozsahu hodnôt. Táto funkcia má dôležitý význam v priestoroch, kde sa nachádza a funguje zariadenie citlivé na najmenšie výkyvy klimatických podmienok. Práve preto sa precízne kondicionéry používajú v serverovniach, dátových centrách a high‑tech laboratóriách.

Máte skúsenosti s prácou s touto technikou, otázky týkajúce sa inštalácie, výberu alebo montáže precíznych kondicionérov? Vyskytli sa problémy s fungovaním precíznych kondicionérov, reklamácie na výrobcov alebo servisné spoločnosti? V takom prípade sa nezabudnite podeliť s komentárom nižšie – môžete si byť istí, že váš názor nezostane bez povšimnutia.