Кондиционеры шкафного типа с выбросом охлажденного воздуха под фальшпол

Обновлено: 02.05.2024

Шкафные кондиционеры представляют собой, в основном, моноблок, предназначенный для установки в помещении, где необходимо круглосуточно и ежедневно регулировать температуру и чистоту воздуха.

Шкафные кондиционеры обладают большей хладо-теплопроизводительностью (до 100кВт) и большей производительностью по воздуху, а также возможностью притока свежего воздуха. Некоторые модели шкафных кондиционеров укомплектованы устройствами, позволяющими регулировать влажность в широком диапазоне.

Моноблочные шкафные кондиционеры включают все необходимые элементы и представляют собой компрессорно-конденсаторную и испарительную секции, объединенные в едином корпусе.

Двухблочные шкафные кондиционеры устроены следующим образом: в конденсаторной секции (наружный блок) располагаются компрессор и конденсатор, а в испарительной (внутренний блок) — испаритель, терморегулирующий клапан, встроенный пульт управления и автоматика.

Испарительная секция устанавливается непосредственно в кондиционируемом помещении, а конденсаторный блок с центробежным вентилятором устанавливается в каком-либо подсобном помещении (на чердаке, в подвале, в техническом помещении или соседней комнате).

Основным преимуществом шкафных кондиционеров является простота монтажа и обслуживания. Основные компоненты кондиционера расположены во внутреннем блоке, доступ к которым обеспечивается с лицевой стороны кондиционера. Обычно кондиционеры шкафного типа используются в технологических помещениях, где к оборудованию не предъявляется высоких эстетических требований.

Шкафные кондиционеры выполняются как с воздушным, так и с водяным охлаждением конденсатора.

Шкафные кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора не имеют теплового насоса, но режим обогрева в этих моделях может обеспечиваться при использовании встроенных электронагревателей. Они проще по конструкции, более мобильны по своей установке, так как могут устанавливаться практически в любой точке помещения, куда можно подвести охлаждающую воду. Кроме того, шкафные кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора имеют меньшую стоимость по сравнению со шкафными кондиционерами с воздушным охлаждением.

Основная проблема в случае применения шкафных кондиционеров с водяным охлаждением — необходимость использования системы оборотного водоснабжения (системы охлаждения воды, циркулирующей через горячий конденсатор).

Шкафные кондиционеры с воздушным охлаждением конденсатора имеют встроенный центробежный вентилятор, который обеспечивает циркуляцию воздуха для охлаждения. Воздух для охлаждения конденсатора подается по воздуховоду или непосредственно через отверстие в стене и выбрасывается на улицу встроенным центробежным вентилятором.

Подача подготовленного воздуха производится центробежным вентилятором через решетки на панели кондиционера либо непосредственно в помещение, либо через распределительные воздуховоды. Воздух из помещения обычно забирается, через решетку с фильтром на передней панели, хотя при наличии фальшпола можно забирать воздух и через нижнюю панель из системы воздуховодов, расположенных под полом.

Шкафные кондиционеры оснащаются встроенной микропроцессорной системой управления обеспечивающей поддержание в помещении заданной температуры, диагностику состояния кондиционера и управление работой выносного конденсатора. На лицевой панели кондиционера установлен пульт управления, с которого можно задавать температуру воздуха в помещении и управлять работой кондиционера.

Оборудование, которое может быть дополнительно использовано в кондиционерах шкафного типа, включает:

оснащен платой плавного управления мощностью нагревателя, встроен в корпус кондиционера

также встраивается в корпус кондиционера, выполняется в двух- или трехрядном исполнении. Применение водяного нагревателя требует дополнительной установки трехходового клапана для регулирования температуры на выходе и термостата для предотвращения замораживания теплообменника

обеспечивает определенное направление струи выходящего подготовленного воздуха и шумоглушение

устанавливается для привода центробежного вентилятора при работе кондиционера на распределительную сеть воздуховодов при необходимости создания повышенного напора.

Все эти пожелания вылились для нас в непростую задачу по организации микроклимата. BREEAM предъявляет к нему особые требования. Например, должно быть зонирование помещений с выделением центральных и периметральных зон, причём такое, чтобы сотрудники, в каком месте бы они не сидели, получали свою порцию свежего воздуха, могли сами настраивать температурный режим. Звучит вроде бы просто, но в реальности факторы, влияющие на микроклимат в разных точках помещения, различны, а значит классическими способами эту задачку не решить. Дальше я расскажу, как мы подошли к её решению.

Фото в качестве спойлера и намекает на решение:)

В КРОК я работаю в департаменте инженерных и мультимедийных систем. Мы проектируем инженерные системы для ЦОДов, офисов и других объектов. И прежде чем приступить к рассказу о нашем кейсе, сделаю небольшое отступление о том, как в принципе работают системы вентиляции и кондиционирования в здании (вдруг кому-то покажется интересно). Если вы и так это знаете, можете этот блок смело пропустить.

Основное о системах вентиляции и кондиционирования

Системы, влияющие на микроклимат помещения:

Существуют допустимые и оптимальные параметры микроклимата помещений. Система вентиляции предназначена для обеспечения допустимых параметров микроклимата, а система кондиционирования — оптимальных.

Система вентиляции нужна для подачи подготовленного наружного воздуха в помещения здания и выброса вытяжного воздуха наружу. Она состоит из вентиляционных установок и воздухораспределительной сети.

Вентиляционные установки обрабатывают воздух по специальным алгоритмам и состоят из набора фильтрующих секций, секций нагревания, охлаждения, увлажнения, вентиляторных секций и шумоглушителей. Могут включать в себя секции рекуператоров для повышения энергоэффективности, а также тепловые насосы.

Здесь и далее — фото и изображения из Интернета

Система кондиционирования предназначена для доведения параметров микроклимата помещений до оптимальных значений. В офисных зданиях используются центральные системы кондиционирования. Они бывают двух типов:

системы чиллер-фанкойл состоят из чиллера и внутренних блоков — фанкойлов, расположенных в помещениях. Рабочим веществом, циркулирующим между фанкойлами и чиллером, является вода.

мультизональные системы VRF состоят из группы блоков, установленных снаружи здания, и разветвлённой системы внутренних блоков, расположенных в помещении. Рабочим веществом, циркулирующим между внутренними блоками и группой наружных блоков, является фреон.

Как правило, для традиционных офисных помещений используется перемешивающая система вентиляции с подачей подготовленного воздуха и забора вытяжного воздуха посредством системы воздуховодов и воздухораспределителей, установленных в пространстве фальшпотолка. Там же размещаются фанкойлы или внутренние блоки мультизональной системы кондиционирования. Вот примерная схема:

Преимущества такой системы:

уменьшается использование полезной площади помещения ввиду небольших габаритов воздухораспределителей и больших скоростей на выходе из них (так как воздух не подаётся непосредственно в рабочую зону помещений);

возможна организация воздухообмена практически в любом помещении, с большой подвижностью воздуха и занятостью оборудованием, мебелью и т. д.;

простота монтажа и наладки;

широкая линейка представленных материалов и оборудования;

отсутствие необходимости в устройстве фальшполов.

Недостатки:

большие скорости на выходе из воздухораспределителей часто приводят к сквознякам;

минимальная конструктивная гибкость при перепланировке помещений.

Но актуальные трансформируемые пространства — это особая история. Сложность их вот в чём:

большое количество коммуникаций (воздуховоды, трубопроводы, кабельные лотки, датчики различных систем и т.д.) и оборудования. Всё это должно быть размещено так, чтобы можно было менять конфигурацию пространства.

Для трансформируемых помещений хорошо подходят системы вентиляции с подачей воздуха из-под фальшпола UFAD — Underflow Air Distribution. Первоначально они использовались в помещениях с высокими тепловыми нагрузками, таких как ЦОДы и лаборатории, но сегодня ими начинают интересоваться владельцы офисных зданий, которым нужны комфортные трансформируемые пространства, а не просто возможность изменить положение перегородок.

Технология UFAD использует фальшпольное пространство для подачи воздуха непосредственно в зону обслуживания, то есть в данном случае фальшпольное пространство выступает в роли большого воздуховода. Воздух может подаваться через различные приточные отверстия, расположенные на уровне пола (именно так чаще всего и происходит), а также в мебели и перегородках. Удаляется воздух аналогичным образом, но посредством фальшпотолка. Общая схема на картинке ниже:

А вот так выглядит сам воздухораспределитель, расположенный в фальшполу.

. а примерно так он устанавливается в пространстве фальшпола:

Итак, основные преимущества систем вентиляции UFAD:

возможность быстро и без излишних затрат производить изменение конфигурации офиса, не перекладывая воздуховоды;

высокое качество воздуха в помещении, благодаря поставке воздуха непосредственно в зону обслуживания;

С чего мы начали

В общем, мы остановились на UFAD и начали смотреть, что делают другие компании и как организуют воздухообмен и прокладку инженерных коммуникаций в трансформируемых офисах.

Найти в Москве действующий офисный объект c UFAD-вентиляцией оказалось непросто, так как в основном фальшпольное пространство для раздачи воздуха используется в концертных залах, кинотеатрах и т.п. Если вдруг вы знаете, в каких зданиях такое решение используется, пишите в комментарии, это правда интересно. Наши же поиски привели нас в офис, расположенный в историческом здании в центре Москвы и имеющий фальшпольное пространство 300 мм (это важно).

Система вентиляции и кондиционирования в этом здании оказалась организована следующим образом. На вход кондиционера шкафного типа (в данном случае речь о прецизионных кондиционерах) подается смесь приточного воздуха системы общеобменной вентиляции и рециркуляционного воздуха из помещения, а его выдув осуществляется в пространство фальшпола. Расход приточного воздуха рассчитывается согласно действующим нормам на каждого сотрудника или по кратности воздухообмена, а кондиционеры подбираются по расчёту теплопритоков. На выходе из кондиционера подготовленный (дополнительно охлаждённый в летний период или подогретый в переходный период) воздух поступает в пространство фальшпола, откуда через напольные воздухораспределители идёт в рабочую зону помещений. Вытяжной и рециркуляционный воздух забирается посредством воздухораспределителей, расположенных в фальшпотолке.

Выглядит это примерно вот так, как на картинке ниже:

Такое решение прекрасно работает, но нам оно не подошло по двум причинам:

1) отсутствует зонирование помещений, а это требование для сертификации BREEAM;

2) использование прецизионных кондиционеров приводит к значительному удорожанию проекта.

Проработка решения

Основная сложность, которая возникает при проектировании систем UFAD на объектах, — недостаточная высота фальшпола. Особенно это касается реконструируемых зданий, так как возможность добавления фальшпола, как правило, ограничена. И, бинго, это как раз наш случай!

Оказалось, что в здании заказчика можно организовать фальшпол с высотой чуть более 200 мм. Этого категорически мало, чтобы разместить доводчики — внутренние блоки мультизональной системы кондиционирования (именно такую систему выбрал клиент), дополнительно охлаждающие приточный воздух.

Отказаться от расположения доводчиков в пространстве фальшпола нам пришлось и ещё по одной причине. Дело в том, что в создании теплового комфорта в помещении участвует подвижность воздуха. Например, малая подвижность или её отсутствие создают впечатление затхлости в помещении, а чрезмерная подвижность вызывает ощущение сквозняка. Кстати, наиболее подвержены воздействию сквозняка затылок и лодыжки (и это действительно важно!).

Область комфортного сочетания подвижности и температуры показана на рисунке:

Идём дальше. Рабочей средой в мультизональной системе кондиционирования, как вы помните, является фреон, поэтому температура воздуха, выходящего из внутреннего блока кондиционера, составляет около +10°С. Температура же приточного воздуха системы вентиляции +22°С.

Таким образом при расчёте типового опенспейса на 24 человека с учетом требования зонирования помещений (мы же ещё держим в голове BREEAM) температура воздуха на выходе из напольного диффузора получилась +15°С.

Расставив напольные диффузоры на расстоянии одного метра от предполагаемых лодыжек сотрудников, получаем воздух с подвижностью 0,2 м/с и температурой +20,7°С. Обращаясь к рисунку с областью комфортного сочетания подвижности и температуры, видим, что выходим из зоны комфорта:

Дальше мы подумали, что такой ситуации можно избежать, если использовать для кондиционирования систему чиллер-фанкойл. Для этого нужно подобрать температурный график охлаждающей воды таким образом, чтобы на выходе из фанкойлов температура воздуха была около 12°С. В итоге результирующая температура воздуха на выходе из напольного диффузора будет равна +16°С, а при расстановке диффузоров на расстоянии одного метра от лодыжек сотрудников, получаем воздух с подвижностью 0,2 м/с и температурой +22°С. Из рисунка видно, что мы как раз попадём в зону комфорта.

Обсудив полученные расчёты с заказчиком, мы пришли к обоюдному решению — оставив мультизональную систему кондиционирования, сделать гибридную схему воздухораспределения, которая совместит в себе все плюсы от каждой из систем. То есть предлагается раздавать воздух от системы вентиляции по изначальной концепции снизу, а от системы кондиционирования воздух будет поступать сверху. Забор вытяжного и рециркуляционного воздуха будет осуществляться сверху.

Как это будет работать

Рассмотрим пик тёплого периода, когда работают системы вентиляции и кондиционирования одновременно. Система вентиляции посредством напольных воздухораспределителей подаёт воздух с температурой +22°С. Диффузоры устанавливаются на расстоянии 1 м от ног человека. Скорость на расстоянии 1 м от диффузора составляет 0,2 м/с. Обращаясь к рисунку с областью комфортного сочетания подвижности и температуры, видим, что входим в зону комфорта в области лодыжек.

По системе кондиционирования помещение зонируется для индивидуального регулирования температуры в каждой зоне. Благодаря этому, каждый сотрудник может настроить для себя комфортный микроклимат ~~и никаких споров по поводу кондиционера~~

Как тут не вспомнить про эту картинку)

Для примера возьмём помещение с четырьмя зонами: две зоны у окна и две ближе к центру здания. В каждой зоне устанавливается по одному внутреннему блоку системы VRF. Охлаждённый воздух от каждого кондиционера подается посредством вихревых воздухораспределителей, расположенных в пространстве фальшпотолка. При подборе вихревых воздухораспределителей получили, что в области затылков (напомню, также одной из самых чувствительных к перепаду температур и подвижности воздуха областей человека) подвижность воздуха составляет 0.16 м/с, а его температура +21,3°C, то есть тут мы тоже попадаем в зону комфорта.

1 - напольный диффузор, 2,3 - потолочные вихревые диффузоры.

Плюсы системы UFAD, которые мы берём в проект:

возможность быстро и без излишних затрат производить изменение конфигурации офиса, не перекладывая громоздкие воздуховоды общеобменной вентиляции;

высокое качество воздуха в помещении, благодаря поставке подготовленного наружного воздуха непосредственно в зону обслуживания.

При размещении кондиционеров сверху мы уменьшаем использование полезной площади помещения ввиду небольших габаритов воздухораспределителей и больших скоростей на выходе из них, так как воздух не подаётся непосредственно в рабочую зону помещений. При трансформации помещений сотрудникам службы эксплуатации достаточно будет перенести плитки фальшпола с напольными воздухораспределителями в нужное место, а также воздухораспределители от внутренних блоков кондиционеров, но перекладка воздуховодов системы вентиляции при этом не потребуется. Тут надо ещё добавить, что в пределах одного помещения это сделать действительно легко, главное, чтобы заказчик понимал, что технология помещений должна оставаться примерно одинаковой. То есть, как я уже говорила, опенспейс мы достаточно легко можем превратить в несколько кабинетов и переговорную и обратно, а вот из опенспейса сделать столовую вряд ли получится.

Напоследок скажу, что пока это только концепция, сейчас мы приступили к проектированию. Для увязки всех систем делаем это в Revit. Но это уже история для следующей статьи))

Если есть желание обсудить или остались вопросы, пишите в комментарии, постараюсь ответить.

В линейке оборудования Vertiv большой ассортимент кондиционеров шкафного типа, позволяющих с высокой точностью обеспечивать регулирование и поддержание температуры воздуха и влажности в технологических помещениях с чувствительным оборудованием.

Сегодня специалисты ООО "Спектр РС" готовы предложить:
- Техническую консультацию по подбору шкафных кондиционеров Vertiv;
- Бюджетную оценку проекта;
- Работы по проектированию и согласованию системы охлаждения;
- Поставку, монтаж и пуско-наладку Оборудования на Объекте;
- Сервисное обслуживание/ремонт в период гарантии и после гарантийного срока службы;

Liebert HPM

Устройства кондиционирования воздуха Liebert HPM с высоким уровнем производительности и надежности.

Liebert PDX

Устройство охлаждения с непосредственным испарением для больших помещений Liebert PDX оснащено самой современной в отрасли системой охлаждения, которая обеспечивает эффективное управление климатом в центрах обработки данных и серверных помещениях.

Liebert PCW

Система Liebert PCW является оптимальным решением с применением охлажденной воды, которое обеспечивает эффективное кондиционирование серверных помещений и ЦОД. Данная система охлаждения с применением воды доступна в широком диапазоне конфигураций и мощностей от 200 кВт до 6 МВт.

Безопасность и скорость работы ЦОД зависит от характеристик систем охлаждения и вентиляции. Прецизионные кондиционеры являются разновидностью шкафных кондиционеров и включают в себя два блока. В наружном блоке расположены конденсатор с вентилятором, во внутреннем: компрессор, испаритель с вентилятором, увлажнитель и система автоматики.

Преимущества прецизионных кондиционеров для серверных:

поддержка точной температуры (до ± 0,5 °С)
заданный уровень влажности (до ± 2 %)
круглосуточный режим работы оборудования
эксплуатация оборудования при предельных температурных режимах на улице
регулировка мощности потоков воздуха в аппаратных ЦОД
совмещение с системами диспетчерского контроля и управления

Виды прецизионных кондиционеров для ЦОД

Моноблочные кондиционеры

Моноблочные используются для охлаждения и вентиляции в небольших помещениях. Выполнен в едином корпусе с размещением холодильного контура, испарителя и конденсатора. Мощность моноблочных кондиционеров не превышает 10-15 кВт.

Шкафные кондиционеры

Представляют собой шкаф, внутри которого расположены компрессор, испаритель, терморегулирующий вентиль, вентилятор испарителя, воздушный фильтр. В наружном блоке (за пределами шкафа) помещают конденсатор.

В зависимости от типа холодоносителя выделяют:

Фреоновые кондиционеры
Водяные кондиционеры
Фреоновый кондиционер со встроенным водо-фреоновым конденсатором. В нем горячий хладагент отдает тепло потоку воды или гликолевого раствора

Существуют три основных варианта исполнения шкафного кондиционера по направлению движения воздуха:

С верхним выдувом воздух подается в несколько холодных коридоров одновременно, используя подпотолочное пространство
С фронтальным, когда охлажденный воздух и очищенный воздух подается в пространство перед собой
С нижним выдувом воздуха под фальшпол

Потолочные

Это небольшие устройства прецизионного охлаждения, подвешиваемые к строительному потолку помещения ИТ. Они обеспечивают охлаждение компьютерного оборудования мощностью 3-17 кВт. Такое оборудование предусматривает подачу холодного воздуха снизу, а сверху – забор горячего. Установка таких кондиционеров обеспечивает равномерное распределение потоков по всему объему помещения.

Как выбрать прецизионный кондиционер?

Прецизионный кондиционер используют для серверных, помещений с электронным оборудованием и ЦОДов. Функция увлажнения и нагрева поддерживает влажность воздуха и позволяет сохранить нормальную работоспособность дорогостоящего оборудования.

Важном при выборе прецизионной техники является резервирование. Установка на предприятии двух систем полноценного климат-контроля необходима для обеспечения нужного количества холода вне зависимости от погодных условий. Как правило, к подобному стопроцентному резервированию мощности кондиционирования прибегают в серверных, поскольку поломка кондиционера и перегрев электронного оборудования могут привести к потере важных данных и значительным убыткам.

Читайте также: