Поддержание влажностного режима помещения
Во многих производственных помещениях, наряду с жесткими требованиями к тепловому режиму, существует необходимость точно выдерживать и влажностный режим. При высокой относительной влажности , например в компьютерном зале или узле связи, могут возникнуть проблемы с конденсацией атмосферной влаги на частях оборудования, что неизбежно приводит к коррозии различных узлов электронного оборудования и неизбежному выходу его из стоя. Наоборот, при низкой относительной влажности из-за эфекта электризации и возникновении статического электричества ( потенциала) могут возникнуть нарушения в работе оборудования, потери части информации вплоть до выхода из строя отдельных элементов электронных плат и иных элементов электронного оборудования.
Практически все производители современного электронного оборудования графу технического паспорта «условия эксплуатации» заносят сведения о влажностном режиме помещения, причем диапазон рекомендуемых значений относительной влажности обычно лежит в пределах 45...55% .
Может ли комфортная система кондиционирования обеспечить заданные пределы? Ответ однозначен , нет! Любая комфортная система в лучшем случае может работать в двух режимах: режиме охлаждения воздуха и режиме его нагрева ( реверсивные модели -тепловой насос). Конечно, в режиме охлаждения воздуха снижается его влагосодержание, т.е. воздух осушается, но этот процесс в комфортных системах не подлежит регулировке. А увлажнение воздуха в комфортной системе не возможно принципиально ( отсутствуют соответствующие функциональные блоки).
Комфортный кондиционер в первую очередь предназначен для создания оптимальных условий для работающего персонала. Обратимся к ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно гигиенические требования». Согласно этого документа для легкой категории работ ( а именно такой род работ по энерговыделениям наблюдается в большинстве офисных помещений) для оптимальных параметров микроклимата мы обязаны в производственном помещении поддерживать скорость движения воздуха на уровне 0.1 м/с. Кроме того, для исключения локального переохлаждения и простудных заболеваний температура в приточной струе не должна отличаться от температуры в рабочей зоне более чем на 30С. Для выполнения этих условий воздух из выходного отверстия кондиционера должен выходить с малой скоростью, чтобы дойдя до рабочей зоны в виде плоской ( чаще всего) струи понизить свою скорость и температуру до заданных пределов. А это в свою очередь приводит к необходимости уменьшать общие объемы воздуха обрабатываемые в кондиционере. Но как же при малых расходах воздуха снимать с оборудования заданные значения холодопроизводительности?. Ответ один. Снижать температуру кипения хладагента, тем самым увеличивать перепады температур между воздухом поступающим и выходящим из кондиционера. Но снижение температуры кипения хладагента ( температуры поверхности испарителя) до ровня 3...70С практически всегда приводит к охлаждению рециркуляционного воздуха ниже температуры точки росы, а это в свою очередь приводит к тому что влагосодержание воздуха падает до значений 0.003г/кг сухого воздуха ( относительная влажность 10...15% на уровне температур 250С) .
В отличие от комфортного , прецизионный кондиционер предназначен для поддержания заданных параметров микроклимата исходя из требований технологического оборудования, для которого не существует жестких требований по скорости распространения воздушных масс в объеме помещения. Прецизионный кондиционер обрабатывает существенно большие массы воздуха, что при одной и той же холодопроизводительности с комфортным позволяет поднять температуру теплопередающих поверхностей выше температур конденсации атмосферной влаги ( выше точки росы), исключив (или снизив до минимума) процесс осушения воздуха. Кроме того при необходимости существует возможность понизить температуру поверхности испарителя и осуществлять процесс осушения воздуха. В состав оборудования прецизионного кондиционера входит специальный блок генератора пара ( увлажнителя) , который может быть бойлерного типа, ультразвуковой, с инфракрасными излучателями и т.д. Совокупность этих двух возможностей обеспечивает возможность поддержания в кондиционируемом помещении требуемых условий по влажностному режиму.
Следует остановиться на некоторых практических примерах «модернизации» комфортных систем кондиционирования, с целью повышения их функциональных возможностей. В практике эксплуатации комфортных систем кондиционирования в промышленных помещениях (особенно в зимнее время) проблемы с сухим воздухом становятся настолько острыми, что службы эксплуатации решаются на приобретение дополнительных увлажнителей воздуха и размещению их в кондиционируемом помещении. У такого «решения» проблемы, помимо общего удорожания системы комфортного кондиционирования ( в этом случае стоимость может стать сравнима со стоимостью прецизионной системы) есть много и других негативных последствий. Главная из которых это несогласованность систем управления пароувлажнителя и кондиционера. Наступает такой момент когда паро- увлажнитель начинает «работать» на кондиционер. Комфортная система работает на рециркуляционном воздухе, значит воздух увлажненный увлажнителем неизбежно поступает на вход кондиционера где интенсивно осушается и цикл замыкается. Мы достигаем только частичного результата. Но это не все. На осушение воздуха может расходоваться до 40% холодопроизводительности кондиционера ( см. ранее «эффективная» и «полная» холодопроизводительность). В этом случае мощности кондиционера для покрытия тепловыделений в помещении, как правило, уже не хватает, что приводит к нарушению и теплового режима помещения. Встает вопрос, а может быть при покупке комфортной системы, заранее выбрать ее большей холодопроизводительности, затем дооснастить пароувлажнителем и таким образом отказаться от покупки прецизионной системы. Да так можно, но комфортная система большей производительности стоит дороже, плюс стоимость пароувлажнителя и расходы на повышенное потребление электроэнергии. Стоимость такого «доморощенного» кондиционера , как показывает практика, будет выше чем любого прецизионного оборудования HI-FI класса.
Встречаются случаи когда заказчики с целью «экономии» средств устанавливают в одном помещении прецизионную систему, к ней комфортную систему и на случай отказа основного оборудования еще одну резервную комфортную систему кондиционирования. Объяснение такому решению простое. Прецизионная система меньшей холодопроизводительности чем потребная дешевле. Недостаток холодопроизводительности будет покрыт дополнительной, дешевой комфортной системой, а на аварийный случай есть вторая дешевая комфортная система. Кажется , что в этом варианте учтены все возможные случаи жизни , предусмотрен даже вариант дублирования. Посмотрим на такой вариант организации системы более внимательно. Стоимость прецизионных систем кондиционирования , зависит от холодопроизводительности незначительно. Для прецизионных систем увеличение холодопроизводительности в двое приводит к увеличению стоимости оборудования на 10...12%. Для комфортного оборудования такой тенденции нет. Для этого класса оборудование увеличение холодопроизводительности вдвое приводит к увеличению цены на 40...60%. Кроме того при стоимости комфортной системы порядка 2..3 тыс. $США , цена одной прецизионной системы номинальной ( потребной) холодопроизводительности становится меньше чем стоимость прецизионной малой мощности и дополнительной комфортной.
Вариант совместного использования в одном помещении прецизионной и комфортной системы кондиционирования имеет и ряд других недостатков. При поддержании заданной влажности воздуха возможны варианты работы обоих систем друг на друга. Прецизионная будет увлажнять воздух , а комфортная его осушать, тогда как в момент «противоборства» двух систем кондиционирования, оборудование в помещении будет работать само по себе Это не относится к канальным системам работающим на приточном воздухе).
В заключении этого раздела хотим еще раз обратить внимание на тот факт, что если в помещении где размещено электронное оборудование отказаться от поддержания требуемой влажности воздуха, то в следствии необратимых процессов ( разрушения лака на электронных печатных платах, окисления контактов, высыхания изоляции силовой и коммутационной проводки и т.д.) сроки службы оборудования значительно снижаются, а эксплуатационные затраты ( ремонт, обслуживание) на основное оборудование резко возрастают.
Подвижность воздуха
Другое существенное различие между системами комфортного и прецизионного кондиционирования касается объемов перемещаемого воздуха и скорости их движения в кондиционируемом помещении. Как правило, комфортная система перемещает по своим контурам 300-800 м3 /ч. Прецизионная система имеет производительность почти втрое выше -900-2500 м3 /ч для того, чтобы обеспечивался высокий ощутимый коэффициент охлаждения, для того, чтобы можно было справиться с плотной нагрузкой в компьютерном зале и поддерживать необходимую температуру и влажность. В комфортных системах объемы перемещаемого воздуха ограничиваются предельными значениями скорости движения воздушных масс в рабочей зоне ( не более 0.3 м/с), при технологическом кондиционировании таких ограничений нет, кроме того перемещение больших объемов воздуха способствует лучшей его фильтрации.
Благодаря большому объему обрабатываемого воздуха происходит лучшее его распределение по внутреннему пространству помещения. Это приводит к тому, что тепловые нагрузки могут сниматься из всех углов и ниш, происходит поддержание заданных параметров влажности и температуры и эти параметры удобно регулировать.
Как известно, одним из самых опасных врагов электронного оборудования является наличие грязи в воздухе. Она накапливается на электронном оборудовании, разрушая его составляющие и отдельные компоненты. Комфортные системы снабжены фильтрами, но эти фильтры защищают лишь сами кондиционеры от повреждения.
Фильтры, применяемые в прецизионных кондиционерах , являются фильтрами класса EU4( стандартная комплектация). Благодаря большей кратности воздухообмена воздух чаще проходит через фильтр и полностью очищается от пыли и грязи. При необходимости мы можем обеспечить более высокоэффективными фильтрами.
Наличие пыли отрицательно сказывается на целостности данных и состоянии элементов компьютерного оборудования. Пыль, попавшая в устройства, считывающие с ленты или диска, может вызвать механическое повреждение носителей информации. Пыль быстро аккумулируется на заряженных частях оборудования. При высокой запыленности охлаждающая способность снижается, при этом части оборудования, имеющие слой пыли, работают при температурах, превышающих расчетные величины. Это ведет к уменьшению срока службы оборудования и преждевременному выходу его из строя. В комфортных системах обычно применяют одноразовые фильтры, подобные тем, которые используются в жилых домах для каминов. Их производительность около 10%.
Фильтры, установленные в прецизионных системах кондиционирования воздуха принимают форму внутренней камеры фильтра и их производительность составляет 40%.