Система естественного охлаждения (фрикулинг)
Технология фрикулинга для промышленного кондиционирования
При использовании системы промышленного кондиционирования в серверном или техническом помещении, возникает проблема большого потребления электроэнергии. Действительно, для того чтобы отвести и «утилизировать» некоторый объем тепловой энергии от оборудования, необходимо затратить сопоставимое с ним количество электрической энергии. В итоге мощность электропитания, которую нужно подавать к серверному помещению, чуть ли не удваивается, расходуясь в равной мере на питание климатической системы и на питание серверов.
Поэтому ведущие производители прецизионных кондиционеров уделяют проблеме экономии электропитания огромное внимание, пользуясь при этом всеми возможными путями – и технологическими, и управленческими, а также особенностями климата в тех или иных регионах России.
Экономить электроэнергию можно за счет повышения эффективности кондиционирования воздуха. Чтобы этого добиться существуют три направления:
- более эффективно распределять охлажденный воздух в помещении;
- добиваться наиболее рациональной конструкции прецизионных кондиционеров, которая повысит их КПД и поможет избежать ненужных потерь энергии;
- использовать особенности той или иной климатической зоны, что может быть просто неисчерпаемым источником энергии.
В первом случае промышленное кондиционирование проектируют с таким расчетом, чтобы подаваемый охлажденный воздух не смешивался с отработанным горячим. Для этого направляют холодные воздушные потоки непосредственно к оборудованию, забирают воздух из–под потолка, где он наиболее горячий, устанавливают оборудование внутри шкафа, и охлаждают малый внутренний объем этого шкафа.
Очень важной здесь является согласованная работа всех узлов и агрегатов системы промышленного кондиционирования, постоянное отслеживание климатической ситуации. Также нужно чтобы прецизионные кондиционеры «умели» слаженно изменять свою работу для устранения тех или иных зон перегрева. Наиболее энергоэффективным является третье направление это технология под названием "фрикулинг".
Технология фрикулинга для промышленного кондиционирования
Особенностью зоны умеренного континентального климата, являются низкие температуры воздуха на улице в холодное время года. А вот, например, в странах с тропическим климатом холода довольно редки. Поэтому мы в отличие от них можем использовать для охлаждения серверного или технического помещения в зимнее время года просто холодный воздух с улицы. В этом случае система промышленного кондиционирования не требует большой энергии на отведение избыточного тепла – поскольку для охлаждения хладагента используется внешний холодный воздух, а не затрачивается потребляемая мощность компрессора. Такая технология называется фрикулингом. В режим работы с использованием холодного наружного воздуха, кондиционер может переключаться автоматически, по достижении достаточно низкой температуры этого воздуха.
Основные преимущества применения фрикулинга:
- поддержание температуры и устранение зон перегрева
Для современного оборудования, а особенно для вычислительной техники типа серверов или рабочих модульных станций, важно чтобы температура воздуха в помещении поддерживалась в установленных пределах. Если использовать кондиционер типа «открытая форточка», то любое колебание температуры на улице (что случается практически каждый день) в лучшем случае приведет к перегреву или переохлаждению вашей аппаратуры. Когда же энергию холодного воздуха использует система промышленного кондиционирования, то внешние климатические условия никак не отразятся на работоспособности вашего оборудования и не повлияют на стабильность температуры в серверном помещении.
- поддержание уровня влажности
Уровень влажности подаваемого системой промышленного кондиционирования воздуха в обязательном порядке поддерживается на уровне достаточном для работоспособности серверного и иного оборудования. Необработанный же воздух с улицы может быть как излишне сухим, так и перенасыщенным влагой, что в первом случае ведет к образованию статического электричества, а во втором – к коррозии важных компонентов оборудования.
- защита от пыли
Когда по улице ветер поднимает горы пыли, промышленные кондиционеры, работающие в режиме фрикулинга, не пропустят такую пыль в серверную. Таким образом, исключается опасность накопления пыли в помещении серверной, что могло бы привести к засорению вентиляционных отверстий и дальнейшему перегреву серверов и рабочих станций.
- распределение воздуха для устранения зон перегрева
И последнее преимущество технологии фрикулинга перед кондиционерами типа "открытая форточка" и просто кондиционерами – это прецизионный контроль климатических условий во всех точках серверного помещения и своевременное устранение локальных зон перегрева. Это обеспечивает защиту серверов и оборудования, на которые в данный момент приходится большая нагрузка, и защищает серверную от внештатных ситуаций, допустим в часы «пик».
Очень эффективным мероприятием, с точки зрения сокращения расходов электроэнергии на охлаждение промышленных вод и увеличения ресурса работы холодильного оборудования, является использование естественного холода в системах чиллеров с фрикулингом. Климат России позволяет широко внедрять технологии охлаждения с применением естественного холода в различных производствах почти на всей ее территории. На сегодняшний день чиллеры с фрикулингом получили наибольшее распространение в технологическом кондиционировании воздуха в молочной промышленности для охлаждения масла и молока, при производстве макаронных изделий, соков, газированных напитков, вин, в химической промышленности, а также при производстве различных изделий из пластмасс.
Принцип работы чиллера с фрикулингом:
Рис. 1. Если температура окружающего воздуха выше температуры охлаждаемой жидкости, то поток этой жидкости через трехходовой клапан поступает в испаритель холодильной установки, где охлаждается до нужной температуры.
Рис. 2. Если температура окружающего воздуха опускается ниже температуры охлаждаемой жидкости, поток этой жидкости через трехходовой клапан поступает в батарею сухого охладителя, где охлаждается потоком наружного воздуха. При этом температура охлаждаемой жидкости еще не достигает заданных значений. После этого поток этой жидкости направляется в испаритель чиллера, где охлаждается уже до заданного значения температуры. В этом случае холодильная установка работает не на полную мощность. И эта мощность будет снижаться по мере понижения температуры окружающего воздуха.
Рис. 3. В этом случае при определенных значениях температуры окружающего воздуха температура охлаждаемой жидкости на выходе из батареи сухого охладителя достигнет заданного значения, и чиллер с фрикулингом отключится, т.е. охлаждение будет производиться только с использованием естественного холода. По мере дальнейшего понижения температуры окружающего воздуха для поддержания заданной температуры охлаждаемой жидкости будет уменьшаться поток воздуха через батарею сухого охладителя. При нижних значениях температуры окружающего воздуха и нулевом потоке воздуха через батарею сухого охладителя (выключенных вентиляторах) температура охлаждаемой жидкости на выходе из батареи может быть ниже заданной. Модулирующий трехходовой вентиль разделяет поток охлаждаемой жидкости и часть его направляет непосредственно в испаритель, а часть - в батарею сухого охладителя. Далее эти потоки смешиваются, и на выходе из машины температура жидкости достигнет заданного значения. Таким образом, обеспечивается надежная работоспособность установки при низких – вплоть до –40 °С окружающего воздуха.
Таким образом, в данном случае применение водоохлаждающих установок с естественным охлаждением экономически оправдано и целесообразно. Реальный срок окупаемости холодильной машины с естественным охлаждением составляет приблизительно один цикл «осень–зима–весна». При этом не учитывается пониженная амортизация оборудования, так как компрессоры работали около половины срока эксплуатации холодильной машины с естественным охлаждением.
Компания "Комплексные инженерные системы" предлагает комплекс работ по проектированию и монтажу как новых систем с использованием естественного холода (фрикулинга), так и дооснащение действующих промышленных систем охлаждения жидкости.
