Проектирование систем промышленного кондиционирования воздуха. Проектирование кондиционеров


Этапы проектирования систем кондиционирования

Благодаря развитию технологий и вообще повышению уровня начальных требований к жилым и производственным помещениям, современное строительство стало предусматривать изначальную закладку в проект здания или сооружения большинство необходимых систем – противопожарные сигнализации, видеонаблюдение, грамотно разработанные системы связи. Помещения оборудуются специальными дверями и удобными в использовании пластиковыми конструкциями, средствами контроля доступа. Однако многие застройщики совершенно упускают из вида важный параметр – климат внутри каждого из помещений и здания в целом, а ведь проектирование кондиционирования и вентиляции на начальной стадии строительства не только важный аспект для дальнейшего идеального функционирования постройки, но и разумный ход, предпринять который выгодно и по экономическим соображениям.

Строительство начинается с проектирования, и кондиционирование тоже

Строительство начинается с проектирования, и кондиционирование тоже

Работы по проектированию

Самый основной момент, который отличает работу по созданию проектного чертежа систем кондиционирования и вентиляции воздуха – это высокая точность на стадии расчетов. Тщательно изучаются все необходимые критерии и делаются нужные замеры.

Профессионалы начинают работу с переговоров с клиентом, который выставляет свои требования к будущей системе кондиционирования и освещает все необходимые техническо-специфические моменты. С учетом всех характеристик здания и составляется техническое задание на проект.

Все начинается с пожеланий клиента

Все начинается с пожеланий клиента

Пристальное внимание при конструировании систем кондиционирования воздуха уделяется и подбору необходимого оборудования. Оно должно быть не только высокотехнологичным, но и энергоэффективным.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что законченный проект на монтаж системы кондиционирования включает в себя следующие данные:

  1. Совокупные данные о будущей системе.
  2. Выполненные точные расчеты.
  3. Принципиальная схема.
  4. Спецификация на материалы и предполагаемое оборудование.

Помимо всего прочего – проектирование систем кондиционирования и вентиляции требует строгого соответствия с санитарными нормами и требованиями пожарной безопасности, а также обязательного согласования в ряде инстанций.

Разработка проекта

Работы по разработке самого проекта и дальнейшего монтажа климатического оборудования требуют высокого уровня технических знаний и большого опыта работы в данной сфере, поэтому обращаться за помощью в выполнении этих работ необходимо к специалистам – фирмам, занимающимся соответствующей деятельностью и имеющим в области проектирования и монтажа систем кондиционирования хорошую репутацию.

Разработкой должны заниматься профессионалы

Разработкой должны заниматься профессионалы

От качественно выполненного проекта зависит не только успешное функционирование самих систем кондиционирования, но и здоровье проживающих или работающих в помещении людей, поэтому доверять его выполнение случайным организациям-однодневкам — неразумно и чревато лишними финансовыми и временными затратами.

Заказчик должен четко представлять размеры бюджета, который можно израсходовать на проектные и пуско-наладочные работы системы кондиционирования, а также заранее подготовит пакет следующих данных:

  1. Непосредственно техническое задание, в котором четко будут изложены все требования к будущей системе.
  2. Если вентиляция или система кондиционирования требуются для здания общественного питания или других типов зданий, указанных в специальном регламенте – то к общему техническому заданию нужно приложить технологический проект.
  3. Общий пакет чертежей всего здания, исходя из которых, можно сделать предварительную оценку сложности проекта.

В первую очередь учитывается непосредственный объем воздухообмена, который происходит в помещении. Расчет этого параметра – основа, на которой будут базироваться остальные аэродинамические вычисления. Полученные данные позволят определить категорию оборудования, которое будет оптимально функционировать в данном помещении исходя из параметров мощности, типажа и размерности.

Программы для разработки проекта

Существует множество компьютерных программ, которые позволяют наиболее точно разработать проект по кондиционированию и вентиляции воздуха в помещении. На основе заложенных данных, программа сделает максимально верные расчеты и позволит осуществить подбор требуемого оборудования и сам процесс монтажа в кратчайшие сроки.

Заказчику производства работ важно иметь начальные представления о различных типах систем компьютерных расчетов, чтобы выбрать наиболее подходящую программу для решения конкретной задачи по проектированию системы кондиционирования воздуха в зависимости от типа помещения и требований к эффективности работы кондиционеров и сплит-систем.

Интерфейс программы Vent-Calc

Интерфейс программы Vent-Calc

К числу наиболее популярных программ, используемых в проектировании систем кондиционирования и вентиляции можно отнести: «VentCalc», «Поток», «VSV», «RTI», «KALOR», «BOLER», «STOL», «VIBROS».

Однако какими бы простыми не были эти программы в использовании, сделать самостоятельный расчет будущего проекта кондиционирования непрофессионалу будет не под силу – только проектные организации с большим опытом работы в сфере климатического оборудования смогут осуществить весь спектр проектных работ с подбором соответствующей документации и максимальными разъяснениями по проекту.

Основные виды систем кондиционирования воздуха и особенности их проектирования

Жилой дом не всегда позволяет установить громоздкую и больше подходящую для производственных площадей систему вентиляции, поэтому наиболее удачным решением для частного дома или квартиры является проектирование системы кондиционирования воздуха и ее последующий монтаж.

Монтаж системы кондиционирования достаточно прост: он подразумевает под собой установку нескольких кондиционеров или сплит-систем, которые и будут обеспечивать выбранный температурный режим и поддерживать необходимый в данном помещении микроклимат.

Без строгой градации основные виды систем кондиционирования можно разделить на несколько типов:

  1. Оконные блоки.
  2. Мобильные моноблоки.
  3. Сплит-системы.
  4. Моноблочные кондиционеры.

Оконные блоки или как их еще называют — моноблочные кондиционеры пользуются наибольшим спросом у потребителя из-за своей ценовой доступности, а также неплохих технических характеристик.

Оконные кондиционеры закрепляются непосредственно на оконных или дверных проемах и их монтаж не отличается особой сложностью. Такие кондиционеры вполне успешно справляются с функцией воздухообмена в помещении, не требуя значительных энергозатрат. Минусы моноблочных кондиционеров в том, что они не всегда эстетично вписываются в помещение, а также невозможность их установки на металлопластиковые конструкции. Шумовой порог оконных кондиционеров тоже довольно велик, поэтому нежелательна его установка в спальных и прочих, предназначенных для отдыха комнатах.

Для оконного кондиционера проект не нужен

Для оконного кондиционера проект не нужен

Мобильный моноблок будет стоить дороже, но цена такого кондиционера с лихвой оправдает себя удобством в эксплуатации. Мобильные моноблоки имеют несколько режимов работы и легко управляются с помощью специального пульта. Кроме того, зачастую модели этих приборов оснащены различными фильтрами, обеспечивающими дополнительную защиту от уличной пыли, а также ионизирующими воздух в помещении.

Мобильный моноблок легко демонтируется и по желанию его можно перенести в любую комнату дома. Однако такой тип кондиционера требует специализированного ухода при покупке желательно произвести тестирование моноблока.

Мобильный моноблок также не нуждается в проекте

Мобильный моноблок также не нуждается в проекте

Для установки оконных блоков и мобильных моноблоков не понадобится сложного проекта – чаще всего в готовом виде он представляет собой схему установки и спецификацию оборудования.

Более серьезного подхода требует запланированная установка сплит-систем, мультисистем и моноблочных кондиционеров. Чертежи дома и технические характеристики помещения позволят специалистам подобрать подходящую систему управления внутренним климатом и разработать удачный вариант проекта.

Если говорить об установке сплит-систем, которые пользуются стабильным спросом на рынке климатотехники, то проектирование такой системы кондиционирования сводится к грамотному подбору размеров и типа оборудования для конкретного помещения. Специалисты по проектированию предоставят заказчику максимально точные расчеты, из которых будет ясно, какая нагрузка по теплу ляжет на то или иное помещение и дадут рекомендации по выбору оборудования.

Для более серьезных систем кондиционирования нужен проект

Для более серьезных систем кондиционирования нужен проект

Сплит-системы работающие на базе приточной вентиляции и системы кондиционирования на основе чиллеров-фанкойлов требуют более детальной проработки проекта и обработки следующих данных:

  1. Общая информация о проектируемом объекте, включая экологические и техногенные характеристики его местонахождения;
  2. Отдельные чертежи не только всего помещения, но и каждой отдельной комнаты, включая дополнительные планы и разрезы с характеристиками строительных конструкций;
  3. Определение типа помещения согласно архитектурным планам и нормам безопасности, согласно требованиям пожарных инстанций;
  4. Схематичный технологический проект, в котором будет информация о расположении оборудования и рекомендации по мощности.
  5. Учет освещенности помещения;
  6. Если система не устанавливается, а реконструируется, то должны быть представлены данные обо всех ранее установленных кондиционерах и сплит-системах.
  7. Общая энергетическая характеристика помещения.

При правильном составлении проекта по кондиционированию помещения обязательно рассматривается возможная разница температур в каждом отдельно взятом помещении. Тогда расчеты будут максимально точны и смогут помочь добиться уравновешивания показателей влажности, тепла и притока воздуха в оптимальном соотношении.

Обязательно учитываются все нюансы помещения, а также виды деятельности, под которые отводится та или иная комната. Например, помещение, в котором предполагается сделать спортивный зал должно охлаждаться сильнее, чем рабочий кабинет или спальня.

Так выглядят чертежи проекта

Так выглядят чертежи проекта

Помимо всего прочего, профессиональный проект по кондиционированию помещения обязательно учитывает особенности внешней среды, так как наружные показатели влажности и температуры оказывают значительное влияние на общую работу системы кондиционирования и нужно будет подобрать подходящее оборудование исходя из критериев мощности и требуемой энергоэффективности.

Этапы проектирования

Проектирование систем кондиционирования воздуха предполагает два основных этапа:

  1. Проект техническо-экономического обоснования. На этом этапе осуществляется определение расположения кондиционеров, подбор их типа, расчеты показателей тепла и воздуха и прочих важных параметров. На основе всей совокупности данных разрабатывается первичная схема и согласовывается с заказчиком.
  2. После одобрения заказчиком первичной схемы начинается проектирование рабочего проекта, процесс которой состоит в обработке данных планировки помещения, тепловых характеристик помещения и собственно технологического задания. Производится непосредственный расчет воздухообмена для каждой комнаты помещения, выводятся показатели нужного напора в сети и тепловыделений. Чертятся все необходимые планы по будущим местам монтажа оборудования и разводке сетей. Проводится окончательный подбор климатотехники и составление спецификаций на него и все требуемые в процессе работ материалы.
Не забудьте согласовать проект в СЭС и в пожарной инспекции

Не забудьте согласовать проект в СЭС и в пожарной инспекции

После того, как одобрение заказчика получит и рабочий проект – его нужно согласовать в СЭС и в пожарной инспекции. Проектная стадия работ по кондиционированию может считаться законченной.

В заключении еще раз хочется подчеркнуть важность проведения проектных работ квалифицированными специалистами — ведь профессионалы своего дела помогут не только подобрать и разработать оптимальный проект кондиционирования помещения, но и решить сложные вопросы его согласования.

klivent.biz

что об этом необходимо знать

Современное строительство зданий сильно отличается от построек, которые возводились еще в середине прошлого века. Проектирование инженерных сетей и систем, еще на стадии подготовки к строительству объекта – это наиболее разумный и экономически выгодный подход, который позволит еще на начальном этапе увидеть все нюансы, влияющие на конечный результат. В этой статье вы узнаете о том, как создается, и что необходимо для создания проекта кондиционирования жилого дома.

Подготовительные работы

Проектирование систем вентиляции и кондиционирования всегда начинается с переговоров с заказчиком, на котором определяется техническое задание и производится сбор данных. К необходимым сведениям относятся:

  • Общие данные, которые характеризуют объект. Заказчик должен предоставить данные о расположении, ориентации и назначении здания.
  • Схемы, чертежи и архитектурные планы здания, в котором планируется создание системы. Для создания качественного проекта необходимо знать толщину, материал и особенности конструкций, ограждений и перекрытий, количество и размер дверных и оконных проемов, характеристики теплоносителей, освещенность и пр.
  • Определение необходимых параметров воздуха. Они должны удовлетворять не только требованиям комфорта, но и санитарно-гигиеническим требованиям, ведь неправильно выбранные параметры могут привести к удорожанию оборудования и значительного повышения эксплуатационных затрат.

Для первоначальных расчетов необходимы данные по параметрам наружного воздуха. Такие сведения выбираются согласно регламента СНиП2. 04.05-91.

Расчет системы кондиционирования воздуха заключается в определении теплового и влажностного баланса, после чего определяется точное количество воздуха, которое необходимо для удаления избытков тепла и создания определенных заказчиком и Санитарно-Гигиеническими нормами параметров воздуха.

Этапы выполнения работ по созданию проекта

Все проектные работы можно разделить на три основных этапа.

  1. Исходя из полученных и расчетных данных, заказчику предоставляется ТЭО наиболее подходящего типа системы, производительности оборудования, его характеристик, а также приблизительная стоимость выполнения всех работ. Кроме этого, на первом этапе вычерчивается принципиальная схема расположения кондиционеров и другого оборудования на плане постройки. Проект ТЭО отдается на согласование заказчику.
  2. Проектирование систем кондиционирования воздуха невозможно без создания рабочего проекта, который выполняется после согласования с заказчиком. На этом этапе производят дополнительные расчеты. После их проведения окончательно определяется, количество оборудования, воздухораспределителей и вычерчивается схема расположения кондиционеров, прокладки дренажных сетей, подготавливаются спецификации по необходимым материалам, указывается их стоимость и производитель.

Только после создания всей документации, она отдается заказчику для дальнейших согласований с контролирующими службами (СЭС, пожарная инспекция и пр.). Если в процессе согласования появились замечания, то в рабочий проект вносятся коррективы, после чего производится заказ оборудования и передача его вместе с чертежами компании, которая будет заниматься монтажом и вводом системы в эксплуатацию.

Программы для создания проектов

Как видите, что создание проекта системы кондиционирования – это сложный процесс, требующий знаний проведения расчетов и опыта в сборе и тщательной проработке данных. Сегодня, инженерами и ведущими программистами разработано довольно большое количество программ, которые позволяют производить необходимые расчеты быстро и с высокой степенью точности. Наиболее востребованной программой расчета системы кондиционирования является программный комплекс «LATS CAD».Интерфейс программы

LATS CAD

Это программное обеспечение позволяет легко осуществить подбор и расстановку сплит-систем, произвести расчет поступающего тепла в помещения, создать макет трассировки сети, сделать разводку дренажных трубопроводов и пр. На что стоит обратить внимание – это НАТО, что программа может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме. На основании отчетов этого программного комплекса можно создавать чертежи и различные схемы, спецификации – в общем полностью готовить проект на всех его стадиях.

Несмотря на наличие специализированного компьютерного обеспечения, не стоит заниматься расчетами и созданием проекта самостоятельно, если вы не опытный инженер. Лучше всего доверить эту работу профессионалам.

ventilationpro.ru

Проектирование промышленных и технологических систем кондиционирования воздуха

Комфортная температура воздуха способствует улучшению производительности труда в офисах, а на многих технологических процессах, является просто неотъемлемой частью производства, систем и способов охлаждения множество, раньше в качестве охлаждения использовали оросительные камеры, благодаря чему регулировалась не только температура, но и влажность воздуха, но системы эти были громоздкими и энергоемкими. Им на смену пришли системы прямого и косвенного охлаждения на основе различных хладонов, в бытовых и коммерческих объектах для систем кондиционирования используются фторсодержащие фреоны.

Классификация бытовых и промышленных систем кондиционирования

Сплит система

Самый простейший кондиционер начального уровня состоит Сплит система кондиционированиеиз наружного и внутреннего блоков, это самые обычные бытовые кондиционеры, которые замечательно подходят для квартир, но для больших объектов применяются более сложные системы. Мощность бытовой серии обычно не превышает 7кВт холодильной мощности.

 

 

 

Полупромышленные кондиционеры

Полупромышленный кондиционерБолее мощные кондиционеры этой линейки уже считаются полупромышленными, так как для квартир они уже слишком большие, подходят для небольших магазинов офисов, мелких производств и других помещений, где не сильно важна технологичность и внешний вид. Полупромышленные кондиционеры зачастую не превышают мощность в 25кВт, но бывают и больше.

 

 

 

 

Мультисплит системы

Следующим уровнем идут уже мульти кондиционеры, к одному наружному блоку Мультисплит системы в проекте кондиционирования зданийкоторого  можно подключать до 5 внутренних блоков суммарной мощностью до 9кВт. Подобная техника позволяет одним наружным блоком закрыть потребность в холоде всей квартиры или мелкого офиса или магазина.

Далее следуют мультисистемы более высшего уровня, позволяющие подключать до 9 внутренних блоков к одному наружному, отличие этой системы в том, что система имеет разветвления. К наружному блоку подключаются блоки распределители, к которым уже подключаются внутренние блоки. Замечательное решение, как для коттеджей, так и для больших квартир, для магазинов и офисов, так как мощность уже составляет до 16кВт

 

Мультизональные

Проектирование кондиционирования с мультизональными системамиСледующим технологическим уровнем являются VRV/VRF системы, количество внутренних блоков может доходить до 40, на одну систему, мощность которой может составлять 50-60кВт, таких систем можно объединять в зависимости от производителя до 3-4х, суммарной мощностью 180-200кВт и количеством внутренних блоков до 120 и более. Система замечательно подходит для больших магазинов, отелей, больших офисных зданий и различных других зданиях. Система является очень высокотехнологичной, к ней можно подключать систему вентиляции воздуха, ее можно использовать для обогрева помещений, можно подключать блоки для подогрева горячей воды, таким образом, одним устройством обеспечивается множество функций. Еще одной особенностью является то что система может рекуперировать тепло, и перераспределять его внутри здания. Например, серверные помещения всегда выделяют тепло, его можно собрать и передать в помещения где требуется нагрев, в переходной период когда солнце освещает одну часть здания, в ней становится жарко, а с неосвещенной стороны холодно, и система может охлаждать солнечную часть, перебрасывая тепло в затененную. Это совершенно новый уровень энергоэффективности.

 

Системы чиллер-фанкойл

Все вышеперечисленные системы являются системами прямого испарения, этоПроект систем кондиционированием с использованием чиллеров и фанкойлов означает, что фреон испаряется внутри каждого внутреннего блока, и циркуляция фреона обеспечивается компрессором наружного блока, в связи с этим существует ряд ограничений по длине трубопроводов таких систем. Ведь чем больше трасса тем более мощный требуется компрессор, а это увеличивает цену и эксплуатационные затраты и понижает энергоэффективность системы. Суть систем косвенного охлаждения заключается в том, что холодильная машина (чиллер) охлаждает воду, а вот ее уже можно транспортировать на любые расстояния, и это не требует увеличения мощности компрессора, достаточно поставить более мощный насос, а энергопотребление насоса и компрессора несоизмеримы. Модельный ряд чиллеров очень широк и начинается от 6кВт и заканчивая машинами более 2МВт.

Проект системы кондиционирования воздуха промышленного здания

Основными особенностями промышленного кондиционирования зачастую являются точное поддержание микроклимата вне зависимости от условий снаружи, и системы охлаждения совмещаются с системами вентиляции. В особенности в так называемых «чистых комнатах» производств, где не допускается размещение внутренних блоков из-за возможности образования вредных микроорганизмов либо из-за недоступности очистки, либо по другим требованиям производства. Такие системы характеризуются большими расходами воздуха, так как нельзя сильно переохлаждать воздух. Еще одним аспектом кондиционирования воздуха на производстве является надежность и долговечность системы, а также минимальное время обслуживания, желательно без прерывания технологического процесса.

Проект системы кондиционирования воздуха коммерческого здания

Общественные, административно-бытовые, торгово-развлекательные, спортивные здания и сооружения нуждаются в качественном климате. Для каждого типа здания существует ряд традиционных решений, здание разбивается на зоны, и, исходя из этого, подбирается необходимое оборудование и соответствующая система. Оборудование традиционно размещается на кровле, так как там лучший обдув ветром, и меньше влияние шума, но если такой возможности нет, то может устанавливаться и у здания, либо на специальном техническом этаже. Здания высокой этажности, например гостиницы, могут иметь несколько технических этажей на разных высотах.

Проект промышленного кондиционирования

Выбор внутренних блоков для проекта системы кондиционирования воздуха помещений

В зависимости от дизайна помещения производителями оборудования был разработан целый ряд внутренних блоков, каждый из которых идеально подходит для своего назначения. Типы внутренних блоков одинаковы как для фреоновых, так и для водяных систем, основная разница в теплообменнике и системе регулирования, внешне могут различать дизайном и размерами. Наша проектная организация по промышленному охлаждению и кондиционированию воздуха OVK-Group подберет наиболее удобные и экономически обоснованные внутренние блоки системы кондиционирования воздуха, которые будут оптимальными именно для вашего объекта.

Основные типы внутренних блоков:

НастенныеНастенная сплит система в проекте кондиционирования

Самые распространенные внутренние блоки для кондиционеров сплит-систем, предназначены для монтажа на стене, используются во многих помещениях, где нет особых требований к дизайну.

Канальные или скрытого монтажаИспользование канальных кондиционеров в проектах

Разработаны для того чтоб не портить красивые интерьеры, о наличии кондиционера в помещении говорит лишь несколько решеток для забора и подачи воздуха, используются в номерах гостиниц, залах ресторанов и других помещениях со строгим дизайном.

КассетныйКасетный кондиционер в проектах промышленного кондиционирования

Разработанный для монтажа в потолок, внутренний блок имеет стандартные размеры потолочной карты 600х600, снизу закрыт специальной декоративной решеткой, устанавливается чаще всего в офисах, залах магазинов и других помещениях с наборным карточным потолком.

Напольно-потолочный

Использование напольно-потолочных кондиционеров в проектах кондиционирования

Может устанавливаться как радиатор у окна, либо подвешиваться под потолком, для подачи струи на большое расстояние, конструктивно различаются только расположением и конструкцией поддона для дренажа, используются в холлах, офисах и ряде других помещений.

Стоимость проекта кондиционирования

В основном цена зависит от размеров помещения, сложности системы. Для расчета потребуется техническое задание или заполненный опросный лист. Исходя из полученных данных, можно рассчитать стоимость проекта, после чего уже составить правильное техническое задание и приступать к работам. На выходе вы получите полноценный проект, готовый для монтажа, где будет лист с общими данными и кратким описанием системы, планировки этажей с разводкой фреоновых и дренажных трубопроводов, указанием их диаметра, привязкой внутренних блоков и их типом, аксонометрические схемы системы кондиционирования и дренажа, при необходимости разрезы и укрупненные узлы. А если вы хотите экономить ресурсы на охлаждении, то мы можем предложить вам различные варианты энергосбережения в системах кондиционирования воздуха, начиная от использования рекуператоров до использования тепловых насосов.

ovk-group.com

Проектирование климатических VRV и VRF систем кондиционирования воздуха

Самыми сложными с точки зрения проектирования и в то же время самыми высокотехнологичными являются мультизональные VRV и VRF системы кондиционирования. По сути это одно и то же название, просто компания Daikin первой разработала систему данного типа и запатентовала ее как VRV  систему, а остальным производителям пришлось придумать другое название. При этом разница небольшая даже в названиях, VRV(Variable Refrigerant Volume) – система с «переменным объемом хладагента», а VRF(Variable Refrigerant Flow) – система с «переменным расходом хладагента». Поэтому одна и та же система называется по разному, суть же одинакова, к одному наружному блоку может подключаться множество внутренних блоков.

Проектирование и монтаж мультизональных VRV и VRF систем кондиционирования

Особенности проектирования VRV и VRF систем кондиционирования воздуха

Главной особенностью систем ВРВ и ВРФ является то, что к наружному блоку можно подключить до 50 блоков напрямую, без использования блоков-разветвителей, основную сложность вызывает расчет системы медных трубопроводов и специальных тройников типа «Refnet». Существует несколько типоразмеров наружных блоков, которые можно объединять до мощности в 150 – 180кВт, чего вполне хватает для большого офисного здания. Специалисты нашей проектной фирмы по инженерным системам предлагают такой подход к проектированию многоэтажных офисных центров и других административных и жилых зданий, сначала рассчитывается общая необходимая мощность систем кондиционирования, после этого определяется количество VRV или VRF систем и они поэтажно разбиваются. Таким образом, ограничения в мощности у ВРВ и ВРФ систем практически нет, а системы управления позволяют объединять под общий контроль более 200 внутренних блоков.

Проект VRV и VRF систем кондиционирования

Типы систем кондиционирования воздуха на основе кондиционеров VRV и VRF систем

Так как система является одной из самых высокотехнологичных, то и модификаций у нее множество:

  • Система VRV и VRF с тепловым насосом - является стандартной модификацией, система двухтрубная, внутренние блоки подключаются напрямую к фреоновой магистрали, работает на охлаждение летом и на нагрев зимой до температур -5ºС, при понижении температуры резко понижается эффективность.
  • Система VRV и VRF компактная – также является стандартной модификацией и имеет те же характеристики что и с тепловым насосом, отличием является меньшая занимаемая площадь, но несколько более низкий коэффициент энергоэффективности.
  • Система VRV и VRF с рекуперацией – трехтрубная система, с линией среднего давления, внутренние блоки подключаются при помощи специальных блоков. Система может работать одновременно и на нагрев и на охлаждение, в зависимости от установки каждого блока, что удорожает систему за счет дополнительных блоков, но позволяет экономить, особенно в переходной период. Солнце нагревает одну сторону здания и там можно включить кондиционирование, а на противоположной стороне, наоборот холодно и необходимо включать отопление, и система позволяет переносить тепло с одной стороны здания на другую, практически не использую компрессор.
  • Система VRV и VRF низкотемпературная – имеет те же функции что и стандартная, то есть двухтрубная и работает на охлаждение и на нагрев, но за счет установки дополнительного компрессора и дополнительного холодильного контура, позволяет работать на отопление с хорошим коэффициентом до -20ºС.
  • Система VRV и VRF с водяным охлаждением конденсатора – вместо воздушного конденсатора устанавливается водяной конденсатор, это позволяет использовать вторичные тепловые ресурсы и позволяет устанавливать наружный блок в любом помещении здания.

Проект мультизональной VRV и VRF системы кондиционирования

Из каких элементов состоит VRV и VRF систем кондиционирования воздуха

Мультизональные ВРВ и ВРФ системы очень требовательны к правильному расчету системы и подбору оборудования, так как запас давления в них ограничен мощностью компрессора, то все элементы должны быть подобраны очень строго и четко. В этом заключается основная сложность проекта кондиционирования на основе ВРВ и ВРФ систем, основными элементами которых являются наружный блок:

Наружные блок VRV и VRF систем кондиционированияНаружный блок систем VRV и VRF – это сердце системы, в нем расположены основные элементы холодильного цикла, а именно компрессор и конденсатор, и вся система автоматики. Компрессор охлаждает фреон и перекачивает его по системе, именно поэтому длина трубопроводов имеет значение, ведь для прокачки на большие расстояния необходимо увеличивать компрессор, а это значительно снижает энергоэффективность. Конденсатор сбрасывает излишки тепла в окружающую среду.

 

 

 

 

Внутренние блоки VRV и VRF систем кондиционированияВнутренний блок систем VRV и VRF – подает холод непосредственно в помещение, в нем расположен испаритель и расширительный клапан, который регулирует расход хладагента, а тем самым и производительность блока. Во внутреннем блоке также расположен воздушный фильтр, так как внутренний блок работает на помещение, в котором установлен, то и чистить его необходимо как можно чаще.

 

 

 

 

 

Проектирование фреоновых магистралей VRV и VRF систем кондиционирования воздухаСистема медных трубопроводов – в зависимости от модификации блока может быть двухтрубной и трехтрубной, именно по ней перекачивается фреон, важным элементом системы являются тройники – рефнеты, они рассчитаны и разработаны специально для того чтоб создавать равное гидравлическое сопротивление в каждое ответвление, так как даже такая мелочь влияет на балансировку и производительность системы. Дополнительное сопротивление, на какой либо из ветвей вызовет недостаток производительности, именно поэтому фреоновые магистрали стараются всегда прокладывать наиболее коротким путем.

 

Внутренние блоки VRV и VRF систем кондиционирования

Модельный ряд внутренних блоков очень широк, на этапе проектирования системы кондиционирования заказчику предлагаются различные типы внутренних блоков, выбор которых основывается на типе помещения. Основные типы внутренних блоков систем ВРВ и ВРФ:

Канальный – скрытого монтажа, устанавливается за подшивным потолком, либо в смежном помещении, забор и выброс воздуха осуществляется при помощи воздуховодов и решеток.

Настенный – традиционный тип внутреннего блока, устанавливается на стене в обслуживаемом помещении.

Кассетный – встраивается в подшивной потолок, зачастую используется с плиточным потолком, так как имеет размеры 570х570. Для распределения воздуха используется декоративная панель, основное использование – офисные и торговые центры.

Напольный – устанавливается под окнами, как радиаторы, забор воздуха осуществляется снизу а выброс по прямой вверх.

Выбор внутренних блоков при проектировании VRV и VRF систем кондиционирования

Это самые основные внутренние блоки, помимо них к системам VRV и VRF можно подключить охладители приточных установок, теплообменник ГВС и множество другого климатического оборудования.

 

Ограничения по длине магистралей VRV и VRF систем кондиционирования воздуха

У каждого производителя свои ограничения по общей длине магистралей, по максимальной длине от наружного к внутреннему, по перепаду высот между наружным блоком и внутренними и даже перепад между внутренними блоками. Максимальная длина от первого рефнета до самого дальнего блока ограничена 90м, разность между самой длинной магистралью и самой короткой не должна превышать 40м, длина трасы от рефнета до внутреннего блока не должна превышать 40м, в се эти моменты необходимо учитывать в проекте системы кондиционирования на основе VRV и VRF систем. Максимальная длина трубопроводов обычно не более 1000м, перепад по высоте между наружным и внутренним блоком не должен превышать 50м, и таких ограничений множество, еще необходимо учесть количество отводов на подводе к блоку, именно поэтому проектирование таких систем должно выполняться только профессионалами.

Ограничение длин магистралей при проектировании VRV и VRF систем кондиционирования

Стоимость проектирования и монтажа системы VRV и VRF

Стоимость проектных и монтажных работ определяется индивидуально, так как система достаточно сложна, и совпасть может только в типовых проектах. Для правильного расчета и подбора оборудования вам необходимо обратиться в проектно монтажную организацию, например, к нам в OVK-Group, и наши специалисты подскажут вам цену на проект и монтаж ВРВ или ВРФ системы кондиционирования, и ответят на все ваши вопросы. А также расскажут о преимуществах того или иного способа кондиционирования и помогут определиться с типом системы. Наши специалисты выполнили множество объектов в Харькове и по Украине связанных с проектированием и монтажом мультизональных систем кондиционирования.

ovk-group.com

Проектирование кондиционирования

Пристальное внимание при конструировании систем кондиционирования воздуха уделяется и подбору необходимого оборудования. Оно должно быть не только высокотехнологичным, но и энергоэффективным.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что законченный проект на монтаж системы кондиционирования включает в себя следующие данные:

  1. Совокупные данные о будущей системе.
  2. Выполненные точные расчеты.
  3. Принципиальная схема.
  4. Спецификация на материалы и предполагаемое оборудование.

Помимо всего прочего – проектирование систем кондиционирования и вентиляции требует строгого соответствия с санитарными нормами и требованиями пожарной безопасности, а также обязательного согласования в ряде инстанций.

Разработка проекта

Разработкой должны заниматься профессионалыРаботы по разработке самого проекта и дальнейшего монтажа климатического оборудования требуют высокого уровня технических знаний и большого опыта работы в данной сфере, поэтому обращаться за помощью в выполнении этих работ необходимо к специалистам – фирмам, занимающимся соответствующей деятельностью и имеющим в области проектирования и монтажа систем кондиционирования хорошую репутацию.

От качественно выполненного проекта зависит не только успешное функционирование самих систем кондиционирования, но и здоровье проживающих или работающих в помещении людей, поэтому доверять его выполнение случайным организациям-однодневкам — неразумно и чревато лишними финансовыми и временными затратами.

Заказчик должен четко представлять размеры бюджета, который можно израсходовать на проектные и пуско-наладочные работы системы кондиционирования, а также заранее подготовит пакет следующих данных:

  1. Непосредственно техническое задание, в котором четко будут изложены все требования к будущей системе.
  2. Если вентиляция или система кондиционирования требуются для здания общественного питания или других типов зданий, указанных в специальном регламенте – то к общему техническому заданию нужно приложить технологический проект.
  3. Общий пакет чертежей всего здания, исходя из которых, можно сделать предварительную оценку сложности проекта.

В первую очередь учитывается непосредственный объем воздухообмена, который происходит в помещении. Расчет этого параметра – основа, на которой будут базироваться остальные аэродинамические вычисления. Полученные данные позволят определить категорию оборудования, которое будет оптимально функционировать в данном помещении исходя из параметров мощности, типажа и размерности.

Программы для разработки проекта

Интерфейс программы Vent-CalcСуществует множество компьютерных программ, которые позволяют наиболее точно разработать проект по кондиционированию и вентиляции воздуха в помещении. На основе заложенных данных, программа сделает максимально верные расчеты и позволит осуществить подбор требуемого оборудования и сам процесс монтажа в кратчайшие сроки.

Заказчику производства работ важно иметь начальные представления о различных типах систем компьютерных расчетов, чтобы выбрать наиболее подходящую программу для решения конкретной задачи по проектированию системы кондиционирования воздуха в зависимости от типа помещения и требований к эффективности работы кондиционеров и сплит-систем.

К числу наиболее популярных программ, используемых в проектировании систем кондиционирования и вентиляции можно отнести: «VentCalc», «Поток», «VSV», «RTI», «KALOR», «BOLER», «STOL», «VIBROS».

Однако какими бы простыми не были эти программы в использовании, сделать самостоятельный расчет будущего проекта кондиционирования непрофессионалу будет не под силу – только проектные организации с большим опытом работы в сфере климатического оборудования смогут осуществить весь спектр проектных работ с подбором соответствующей документации и максимальными разъяснениями по проекту.

Этапы проектирования

Не забудьте согласовать проект в СЭС и в пожарной инспекцииПроектирование систем кондиционирования воздуха предполагает два основных этапа:

  1. Проект техническо-экономического обоснования. На этом этапе осуществляется определение расположения кондиционеров, подбор их типа, расчеты показателей тепла и воздуха и прочих важных параметров. На основе всей совокупности данных разрабатывается первичная схема и согласовывается с заказчиком.
  2. После одобрения заказчиком первичной схемы начинается проектирование рабочего проекта, процесс которой состоит в обработке данных планировки помещения, тепловых характеристик помещения и собственно технологического задания. Производится непосредственный расчет воздухообмена для каждой комнаты помещения, выводятся показатели нужного напора в сети и тепловыделений. Чертятся все необходимые планы по будущим местам монтажа оборудования и разводке сетей. Проводится окончательный подбор климатотехники и составление спецификаций на него и все требуемые в процессе работ материалы.

После того, как одобрение заказчика получит и рабочий проект – его нужно согласовать в СЭС и в пожарной инспекции. Проектная стадия работ по кондиционированию может считаться законченной.

В заключении еще раз хочется подчеркнуть важность проведения проектных работ квалифицированными специалистами — ведь профессионалы своего дела помогут не только подобрать и разработать оптимальный проект кондиционирования помещения, но и решить сложные вопросы его согласования.

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

www.air-ventilation.ru

Проектирование кондиционеров

Проектирование кондиционеров

На этапе строительства зданий начинается и проработка проекта кондиционирования, то есть создание определенных параметров температуры, влажности, движения воздуха. Такая система позволяет обеспечить благоприятные условия для жизнедеятельности и сохранности ценностей. Регулирование микроклимата требует не только точных инженерных расчетов, но и специального оборудования.Особенности создания системы кондиционированияДоверять проектирование кондиционеров лучше профессионалам, ведь это довольно сложный процесс. Специалисты не только правильно спланируют саму систему, но ещё и помогут подобрать оптимальное техническое оснащение. Кондиционеры должны быть не только эффективными, но и экономичными, а также работать бесшумно, то есть быть практически незаметными. Стоит также заранее определиться с местом расположения воздухозаборных установок и решить, где именно вентиляция будет более интенсивной.Хорошая система вентилирования – это не только правильная циркуляция, но и чистота воздуха. Пыль, запахи и испарения могут быть опасны для здоровья, поэтому чтобы обеспечить свежий воздух, инженеры предусматривают фильтры. Они позволяют обеспечить наилучший микроклимат и задерживают нежелательные вредные вещества, содержащиеся в загрязненном воздухе. Также, качественное проектирование кондиционеров помогает снизить уровень шума. Немаловажную роль играет и то, что хорошая система не портит интерьер. Современные технологии позволяют устанавливать вентиляцию скрытого типа, так что вы можете даже не знать, где именно она находится.Процесс проектироваяНа сегодняшний день технический уровень вентиляционного оборудования дает возможность создания проекта кондиционирования любой сложности. Специалисты устанавливают подобные системы не только в жилых домах, но и в офисных центрах, супермаркетах, производственных помещениях: везде, где заботятся о здоровье и безопасности людей. При этом надежная и проверенная компания обязательно учитывает все нормативы и требования государства. От заказчика требуется лишь техническое задание и строительные чертежи. Само проектирование проходит в несколько этапов. Для начала происходит оценка сложности будущего проекта (для этого и нужны архитектурные чертежи), определяются расчетные технические параметры, такие как поступление в помещение возможных вредных веществ и влаги через воздух. Далее выбирается общая система организации кондиционирования. И только после многочисленных расчетов заказывается подходящее оборудование и выполняется монтаж. Как правило, проектирование и установка не занимают много времени и производятся в установленные заказчиком сроки.

:

  • Архитектура, дизайн, проектирование
  • Проекты интерьеров, художественно-техническая деятельность
  • Автомобилестроение
  • Железо-бетонные изделия, кирпич
  • Фибро-газобетон, шлакоблоки
  • Заборы, кованные ограждения
  • Ворота и ограды
  • Быстровозводимые дома и сооружения
  • Бытовки, блок посты, каркасно-щитовые конструкции
  • Ванные комнаты и оборудование
  • Все для бизнеса
  • Двери и перегородки
  • Стены, потолки, полы
  • Делаем ремонт
  • Межкомнатные перегородки и двери
  • Деревянные срубы, бани, дома
  • Изоляционные материалы
  • Газификация
  • Кровельные системы, водостоки
  • Крыши, навесы, козырьки
  • Камень, мрамор, плитка, гранит
  • Кондиционирование и вентиляция
  • Лакокрасочные покрытия
  • Лестничные конструкции
  • Мебельные предметы интерьера
  • Кухни, уголки, диваны
  • Металлопрокат
  • Металлоконструкции и металлоизделия
  • Металлопластиковые конструкции
  • Недвижимость
  • Окна
  • Отделочные материалы
  • Отопление и газоснабжение
  • Пиломатериалы
  • Производство
  • Рынок недвижимости
  • Сантехника и водоснабжение
  • Садовые дорожки и площадки
  • Строй-инструменты
  • Системы охраны и безопасности
  • Строительные документы
  • Строительная техника
  • Строительное оборудование
  • Строительно-монтажная деятельность
  • Ремонтные и отделочные работы
  • Сыпучие смеси и вяжущие материалы
  • Фасадные материалы
  • Электрооборудование, электрические сети
  • Электрогенераторы, источники питания
  • Юридическое сопровождение
  • Делаем ремонт
  • Строительно-монтажная деятельность
  • Бытовки, блок-посты, каркасно-щитовые конструкции
  • Кунги, шатры, блок-бытовки
  • Быстровозводимые сооружения
  • Рынок недвижимости
  • Жилье
  • Обзоры
  • Все для бизнеса

metal-proect.ru

МИР КЛИМАТА №44 (2007) : Архив журнала : Главная

В Центрах Обработки Данных (ЦОД) современных предприятий системы кондиционирования воздуха должны обеспечивать работу в режиме 24 часа в сутки, 7 дней в неделю (24/7) на протяжении 365 дней в году при удельной мощности в среднем от 540 Вт/м2 до 1080 Вт/м2. На ЦОД предприятий обычно возлагается выполнение основных финансовых, корпоративных и управленческих функций. Промышленность имеет тенденцию к повышению требований в части скорости обработки данных. Соответственно, удельные мощности серверов в ближайшем будущем возрастут до 1945 Вт/м 2.

Современные центры Интернет - центры передачи данных работают при удельной мощности, превышающей 1080 Вт/м2 с использованием вычислительных возможностей стоечных (rack) и модульных (blade) серверов. Операторы подобных Интернет-центров обычно определяют мощность и потребную холодопроизводительность в кВт на компьютерный блок. Мощность на компьютерный блок в центрах подобного рода, как правило, постоянна и находится в пределах от 4 до 7 кВт на блок. Однако иногда она может быть значительно выше. Современные ЦОД должны обеспечивать размещение указанных повышенных мощностей в любом месте центральной части помещения. В настоящей статье рассматриваются основные вопросы проектирования ЦОД, и как они решены на одном из недавно оснащенных объектов.

В статье удельная мощность в Вт/м2 определяется, исходя из электрической мощности размещенных вычислительных средств в ваттах, деленной на занимаемые квадратные метры фальшпола.

Площадь пола ЦОД складывается из площадей, занимаемых вычислительным оборудованием; местами, выделяемыми в целях его технического обслуживания; проходами; кондиционерами и распределителями электропитания (Power Distribution Units, PDU). Фактическая удельная мощность вычислена как частное от деления фактической мощности вычислительного оборудования на площадь пола, занимаемого этим оборудованием, плюс вспомогательные площади, перечисленные выше.

Пустые площади или «белые пятна» (площадь пола, не занятая вычислительными средствами и не входящая в состав вспомогательных площадей) не должны включаться в расчет фактической удельной мощности.

Вычислительные средства ЦОД обычно состоят из стоечных серверов старого и нового поколений, модульных серверов, главного компьютера (mainframe), сетевых устройств и накопителей информации. В составе каждого из перечисленных классов оборудования присутствуют различного рода средства вычислительной техники, большинство из которых характеризуются различными габаритами (форм - фактором), расходуемой мощностью и потребностями в охлаждении.

В конечном счете, общее энергопотребление на фальшпол (и, следовательно, основная потребность в охлаждении, обеспечиваемой с использованием фальшпола) представляет собой сумму фактической расходуемой мощности каждым из элементов вычислительных средств. В идеале проектировщики систем кондиционирования воздуха должны были бы иметь информацию о полном перечне моделей и производителей используемого оборудования, расходуемой мощности и потребностях в охлаждении, а также о предпочтительном его размещении на объекте пользователя. Общество ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration, and Air-Conditioning Engineers) разработало для производителей средств вычислительной техники метод специфицирования тепловых нагрузок и рекомендуемые значения поддерживаемых температур [1]. Во многих случаях упомянутые ранее перечни и планы размещения оборудования недоступны на стадии разработки проекта, поскольку проект в области информационных технологий (Information Technology, IT) обычно разрабатывается параллельно с проектом инженерного обеспечения ЦОД.

Часто на стадии проектирования просят учесть возможность произвольного размещения вычислительного оборудования в пределах фальшпола. Упомянутое руководство в качестве обычно используемого критерия проектирования рекомендует со стороны механических и электрических систем инженерного обеспечения предусматривать поддержку наиболее напряженной группы IT-шкафов, содержащих стоечные и модульные серверы максимальной мощности, имеющие наибольшую потребность в охлаждении, существенно превышающую осредненные значения. В результате успех проекта кондиционирования воздуха в большинстве случаев обеспечивается предусматриваемой возможностью охлаждения данной наиболее напряженной группы вычислительного оборудования, характеризующегося наибольшей расходуемой мощностью.

Осложняющим является то обстоятельство, что главные компьютеры и накопители информации имеют специфические требования с точки зрения их охлаждения (расположение притока и вытяжки, а также расходы воздуха и поддерживаемая температура). Это обычно требует использования иных концепций охлаждения в отличие от охлаждения серверов. Кроме того, с точки зрения проектировщика IT-технологий, последующие поколения вычислительной техники могут потребовать существенного изменения размещения оборудования на существующих фальшполах и коренной реорганизации системы распределения охлажденного воздуха. Учитывая, что обновление компьютерных технологий происходит каждые три года, следует ожидать, по крайней мере, пятикратную реконструкцию инфраструктуры ЦОД на период жизненного цикла.

Требования ЦОД

Стандартные 86-дюймовые IT-шкафы (2,2 м) включают 42 горизонтальных посадочных места (Units, U) для размещения вычислительных средств, где «U» - стандартная единица для измерения пространства между полками. Высота каждого U составляет 1,75 дюйма (4,45 см). Современный стоечный сервер высотой 1U питается от источника мощностью 550 Вт и обычно работает с нагрузкой от 50 до 70%. Типовой модульный сервер размером 42U, содержащий 1U серверы может потреблять 16 170 Вт. Типовой модульный сервер высотой 6U, питающийся от источника мощностью 6000 Вт, может потреблять до 5400 Вт, работая с 90% нагрузкой. Шкаф размером 42U, содержащий такого типа модульные серверы, может потреблять 37 800 Вт. Для сравнения, шкаф размером 42U, содержащий стоечные серверы старого поколения обычно потребляет от 1000 до 2000 Вт.

  Оборудование Диапазон энергопотребления
1 Стоечный 3U сервер старого поколения от 5645 до 7900 Вт/м2
2 Стоечный 4U сервер старого поколения от 4620 до 6610 Вт/м2
3 Современный 1U стоечный сервер от 26370 до 50480 Вт/м2
4 от 20720 до 37670 Вт/м2 Современный 2U стоечный сервер
5 Современный 4U стоечный сервер от 15230 до 29900 Вт/м2
6 Модульный 3U сервер от 26160 до 30140 Вт/м2
7 Модульный 7U сервер от 51670 до 67280 Вт/м2
8 Главный компьютер * от 11830 до 34450 Вт/м2
* Большой разделенный сервер
Таблица 1: Энергопотребление IT оборудования

Полагая, что в обычной пропорции 25% фальшпола занято шкафами размером 24 на 42 дюйма (610 на 1070 мм), потребляющими по 16170 Вт каждый, потребная удельная холодопроизводительность составит 6194 Вт/м2. Указанные потребности существенно превышают возможности традиционного оборудования, используемого для кондиционирования ЦОД. Новые главные компьютеры могут потреблять от 12 до 30 кВт, занимая площадь от 0,93 до 1,4 м2. Примерные диапазоны удельного энергопотребления на единицу площади для серверов, размещаемых в шкафах с площадью основания 2 на 3 фута (610 на 920 мм) и для главных компьютеров приведены в таблице 1.

В 1999 году Теплотехнический Консорциум (сообщество инженеров-теплотехников, занятых в области производства компьютерной техники) исследовал в историческом плане технические характеристики компьютерного оборудования и проанализировал тенденции развития новых средств вычислительной техники. Результаты исследований были опубликованы в 2000 году [2]. Указанные тенденции были пересмотрены AHRAE [3] в 2005 году (рис. 1). Вертикальная шкала является логарифмической, вследствие чего прямая линия с положительным наклоном отображает собой степенной рост удельного энергопотребления.

Тенденция изменений удельного энергопотребления средств вычислительной техники
Рисунок 1. Тенденция изменений удельного энергопотребления средств вычислительной техники
В настоящее время промышленные ЦОД комплектуются оборудованием как с низким, так и с высоким энергопотреблением и характеризуются расчетной тепловой нагрузкой от 1210 до 1610 Вт/м2, что находится в пределах возможностей традиционного оборудования, используемого для кондиционирования ЦОД. Большинство корпоративных ЦОД комплектуются главным компьютером и средствами распределенной обработки данных. В этом случае средняя тепловая нагрузка существенно ниже максимальных значений для мест расположения серверов. Тем не менее, ожидается, что большинство единиц оборудования старого поколения будет заменено новым с существенно возросшим удельным энергопотреблением. Учитывая это, а также тенденции дальнейшего роста удельного энергопотребления по мере прогнозируемого совершенствования средств вычислительной техники, определение расчетных значений плотности энергопотребления является одним из наиболее ответственных моментов принятия правильных решений на стадии проектирования ЦОД.

Проектирование ЦОД

Большинство проектов новых корпоративных ЦОД в начальной стадии ориентировано на использование существующего оборудования и дополнительную установку нового оборудования. При этом начальная энергетическая нагрузка принимается равной от 430 Вт/м2 до 645 Вт/м2, хотя в действительности на стадии ввода в эксплуатацию фактическое энергопотребление бывает значительно меньшим, поскольку установка нового оборудования происходит сравнительно медленно. В идеале осуществляется разработка многоуровневых IT планов в соответствии с поэтапным планом установки оборудования и связанным с этим ростом энергетической нагрузки. Подобного рода IT планы могут служить основой для поэтапных планов наращивания мощности энергоснабжения и холодопроизводительности.

Важнейшими факторами, влияющими на стоимость ЦОД, являются проектное значение плотности энергетической нагрузки и потребная степень надежности. Ввиду высокой стоимости ЦОД не имеет смысла единовременно создавать механическую и электрическую инфраструктуры, которые не использовалась бы в течение ряда лет. Разрабатываемые поэтапные планы оснащения ЦОД механическим и электрическим оборудованием в соответствии с реальными потребностями IT в части развития инфраструктуры охлаждения и энергопитания обеспечивают экономичность, поскольку стоимость данной инфраструктуры наращивается только по мере необходимости.

В больших ЦОД потребные площади для размещения механической и электрической инфраструктур являются значительными по отношению к полезной площади фальшполов. Так, например, при энергетической нагрузке 810 Вт/м 2 и полезной площади фальшпола 9300 м2 требуемая площадь для размещения обеспечивающей инфраструктуры эквивалентна полезной площади фальшпола. В конечном итоге максимально потребное в перспективе энергопотребление и состав планируемого к установке оборудования определяют необходимые физические размеры, полную холодопроизводительность и электрическую мощность обеспечивающей инфраструктуры. Если определено поэтапное наращивание указанной инфраструктуры, то число и типоразмеры чиллеров, насосов, вентиляционных агрегатов и другого оборудования может быть установлено и затем приняты необходимые площади вентиляционных камер и электрических щитовых.

В силу постоянства электропотребления ЦОД использование энергосберегающих технологий в данном отношении является крайне ограниченным. В то же время ведутся постоянные исследования, направленные на повышение энергетической эффективности используемых систем кондиционирования воздуха [4]. Как правило, используются энергетически эффективные системы с охлажденной водой, которые работают в строгом соответствии со складывающейся реальной обстановкой, что способствует повышению степени энергосбережения. Снижение эксплуатационных затрат, кроме того, обеспечивается за счет применения систем свободного охлаждения («Free cooling»), которые по возможности используют более холодный наружный воздух для снижения температуры воздуха в пространстве под фальшполом. Существует также возможность рекуперации тепла для частичного покрытия вентиляционной и других видов нагрузки по явному теплу.

Механическая и электрическая инфраструктуры должны быть сбалансированы с точки зрения энергопотребления и холодопроизводительности. Избыточная производительность по любому из указанных компонентов является убыточной и ведет к снижению экономичности осуществляемых капитальных затрат. Если начальная плотность оснащения ЦОД и соответствующая ей обеспечивающая инфраструктура определены, то дальнейшее их наращивание должно планироваться с использованием модульного принципа в типоразмерном ряду первоначально установленного оборудования, не прерывая его работу в ходе производимого дооснащения.

Охлаждение с использованием фальшполов

Большинство действующих больших ЦОД кондиционируется с помощью охлаждаемых водой фэн-койлов, обычно именуемых CRAH (Computer Room Air Handler). Как минимум, подобного рода агрегат включает в себя водоохлаждаемый теплообменник, центробежный или осевой вентилятор, а также секцию фильтров. В некоторых случаях добавляются теплообменник нагревательного типа и увлажнитель, что позволяет агрегату CRAH более точно управлять влажностью воздуха в помещениях ЦОД. Эти агрегаты обычно осуществляют подачу воздуха в пространство под фальшполом, создавая тем самым камеру повышенного статического давления. Кондиционированный воздух затем может распределяться с помощью различного рода устройств, таких как перфорированные плитки, жалюзийные решетки, или поступать непосредственно в стойки IT-серверов через отверстия в фальшполах, предусматриваемые под соответствующими стойками.

Организация воздухообмена по схеме «горячий» проход/«холодный» проход
Рисунок 2: Организация воздухообмена по схеме проход/ проход
Информация о размещении приточных и вытяжных отверстий является существенной с точки зрения организации воздухообмена в помещениях ЦОД. Характеристика и стандартная форма представления данной информации регламентируются документом ASHRAE TC9.9 [1]. Для того чтобы минимизировать возможность «короткого замыкания» воздушных потоков, забор воздуха внутрь IT-стойки в большинстве случаев осуществляется из притока или из «холодного» прохода, а удаление воздуха производится в «горячий» проход. Такая организация воздухообмена, обычно называемая горячий проход/холодный проход, представлена схематически на рисунке 2 [1,5].

Количество воздуха, подаваемого через воздухораспределительное устройство, зависит от высоты камеры статического давления, расположения и живого сечения воздухораспределительного устройства, наличия других открытых сечений в фальшполу и от расположения различного рода препятствий под поверхностью фальшпола, таких как кабельные каналы, опоры, силовые линии и прочее. В совокупности данные факторы определяют уровень статического давления на входе в воздухораспределительное устройство. Указанные обстоятельства являются специфичными для каждого ЦОД, и в общем случае это приводит к неравномерности раздачи воздуха через различные воздухораспределительные устройства. Вполне возможной является ситуация, при которой имеет место более чем достаточная общая холодопроизводительность, соответствующая суммарной электрической IT-нагрузке. Однако вследствие конкретного расположения агрегатов CRAH, воздухораспределительных устройств и стоек IT, также как и различного рода препятствий становится невозможным обеспечить необходимым количеством кондиционированного воздуха некоторые из стоек IT. По этой причине часто используется метод числового моделирования CFD (Computational Fluid Dynamic) динамических течений в пространстве под фальшполом в целях прогнозирования расходов воздуха через воздухораспределительные устройства. Помимо прогнозирования ожидаемых расходов воздуха, CFD-моделирование может использоваться для определения необходимой высоты фальшпола, размещения силовых линий и кабельных каналов под фальшполом, а также для определения местоположения «горячих точек», которые могут иметь место в пределах ЦОД. Кроме того, имеется возможность, часто рекомендуемая к использованию, выполнять CFD-моделирование воздушных потоков и температурных полей непосредственно внутри компьютерных стоек с целью установления достаточности осуществляемого охлаждения оборудования IT.

С ростом энергопотребления в расчете на стойку, выходящего за пределы возможностей перфорированных плиток, многие владельцы и проектировщики используют вентилируемые стойки, что обеспечивает выполнение повышенных требований к обеспечиваемому расходу воздуха, связанных с увеличением энергетической плотности. В большинстве случаев данный вариант рассматривается в качестве предпочтительного по сравнению с увеличением ширины проходов и сокращением полезной площади, на которой размещается компьютерное оборудование. Подобные стойки имеют встроенные вентиляторы, которые обеспечивают поступление воздуха в стойку и его удаление со стороны задней стенки или сверху. Существуют варианты вентилируемых стоек, в которых поступление воздуха осуществляется из «холодного» прохода.

Вентилируемая стойка
Рисунок 3: Вентилируемая стойка
На рисунке 3 схематично изображена стойка по типу используемых в недавно созданном ЦОД, в которых удаление воздуха производится через фальшпотолок. Использование фальшпотолка, который может использоваться в комбинации с организацией воздухообмена по схеме «горячий» проход/«холодный» проход, обеспечивает непосредственное удаление нагретого воздуха, снижая до минимума вероятность его попадания на вход воздуха в компьютерную стойку за счет рециркуляции.

Хотя использование вентилируемых стоек может обеспечить равномерность распределения воздушных потоков, поступающих в IT оборудование, они в то же время потребляют воздух, который в противном случае поступал бы через перфорированные плитки или жалюзийные решетки. Следовательно, их производительность и расположение по поверхности фальшпола должны учитываться при проведении САВ‑анализа, с тем чтобы вентилируемые стойки не создавали дефицит количества воздуха, поступающего к расположенному по соседству оборудованию, не снабженному встроенными вентиляторами. Строго рекомендуется владельцам/операторам в тесном контакте с их инженерами проводить тщательное тестирование и сравнительный анализ типов предлагаемых на современном рынке вентилируемых стоек, с целью выбора наиболее подходящих образцов для конкретного применения.

Расположение агрегатов CRAH в технические коридорах
Рисунок 4. Расположение агрегатов CRAH в технические коридорах

В нашем случае недавно созданный ЦОД оснащен агрегатами CRAH, размещенными в технических коридорах по периметру ЦОД, как показано на рисунке 4. Предусмотрено 134 рабочих места вдоль периметра (по три агрегата между колоннами) для микроклиматической поддержки двух залов по 4650 м2 каждый при энергетической нагрузке 810 Вт/м2. На фотографии 1 представлен общий вид смонтированных агрегатов.

В дополнение к этому каждый зал имеет возможность осуществлять микроклиматическую поддержку при увеличенной энергетической нагрузке от 1400 Вт/м2 до 1885 Вт/м2 в зависимости от количества размещаемого оборудования и допустимой температуры воздуха, удаляемого из агрегатов CRAH. Каждый зал имеет размеры 30,5 на 152,5 метров. Стены технических коридоров являются сплошными от основания пола до верхнего потолочного перекрытия. Подача и удаление воздуха осуществляются с помощью коленообразных воздуховодов. В качестве камеры статического давления на стороне удаляемого воздуха использован подвесной потолок. С помощью САВ-моделирования установлено, что для обеспечения максимального расхода воздуха необходимая высота фальшпола составляет 914 мм.

Технический коридор с установленными агрегатами CRAH
Фотография 1. Технический коридор с установленными агрегатами CRAH

Подача и отвод холодной воды с запорными клапанами для агрегатов CRAH обеспечены на каждом рабочем месте таким образом, что агрегаты CRAH могут быть размещены на любом рабочем месте в зависимости от потребности со стороны обслуживаемого IT оборудования. Подобный подход обеспечивает возможность монтажа минимально необходимого количества агрегатов CRAH на начальной стадии и дальнейшее значительное увеличение их количества по мере дальнейшего развития ЦОД. В рассматриваемом ЦОД для микроклиматической поддержки IT стоек используются максимум 6 агрегатов CRAH на один пролет (рисунок 4), в то время как 4 агрегата на один пролет используются для микроклиматической поддержки хранилищ ленточных магнитных носителей. Кроме того, технические коридоры обеспечивают возможность монтажа и обслуживания агрегатов CRAH, не мешая выполнению основных технологических операций на площади фальшпола.

Выбранные в данном проекте агрегаты CRAH обеспечивают холодопроизводительность по явному теплу, равную 110,8 кВт и осуществляют подачу в пространство под фальшполом воздуха с температурой 23,9°С и относительной влажностью 45%. При средней энергетической нагрузке 810 Вт/м2 требуется максимум 34 агрегата (отдельные агрегаты предусмотрены для компенсации тепловых нагрузок, обусловленных теплопроводностью ограждающих конструкций, освещением, вентиляцией и работой увлажнителей воздуха). При наличии в каждом техническом коридоре 67 рабочих мест для установки агрегатов CRAH владельцы/операторы имеют достаточные возможности размещать агрегаты таким образом, чтобы наилучшим образом обеспечить потребности со стороны обслуживаемого компьютерного оборудования, а также имеют возможность наращивания количества агрегатов CRAH по мере возрастания энергетической нагрузки.

Компьютерное оборудование создает только явные тепловые нагрузки (холодопроизводительность по скрытому теплу не востребована). Большинство производителей агрегатов CRAH, однако, при указании типоразмера используют общую холодопроизводительность, которая включает холодопроизводительность по скрытому теплу и вклад, создаваемый работой вентилятора. Агрегаты CRAH должны производителями характеризоваться в соответствии со стандартом ANSI/AHRAE Standard 127-2001 «Method of Testing for Rating Computer and Data Processing Room Unitary Air Conditioners». При выборе агрегатов CRAH необходимо учитывать только холодопроизводительность по явному теплу, которая должна покрывать тепловые нагрузки, создаваемые компьютерным оборудованием.

Потолочный охлаждающий фэнкойл
Рисунок 5: Потолочный охлаждающий фэнкойл
В рассматриваемом ЦОД подводки холодной воды, не используемые агрегатами CRAH, могут служить в целях обеспечения других технологий охлаждения для снятия высоких энергетических нагрузок. Эти технологии включают, прежде всего, потолочные системы охлаждения и водоохлаждаемые стойки. Хотя в системах потолочного охлаждения могут использоваться обычные водоохлаждаемые фэнкойлы, в большинстве случаев на практике нашли применение системы с промежуточным холодильным агентом, что исключает необходимость располагать водяные магистрали под потолком. Эти системы включают в себя теплообменники типа вода-холодильный агент, которые отводят абсорбируемое холодильным агентом тепло с помощью системы холодной воды. Типичная схема работы такого охладителя представлена на рисунке 5.

Водоохлаждаемые стойки обычно содержат собственный теплообменник и вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию воздуха для снятия тепла, выделяемого компьютерным оборудованием. При проектировании этих систем необходимо поддерживать температуру охлаждающей жидкости выше точки росы воздуха, циркулирующего внутри стойки, с тем, чтобы избежать поверхностной конденсации.

В будущем компьютерные технологии могут потребовать непосредственное подключение холодной воды, холодильного агента или другого пока неизвестного энергоносителя для целей охлаждения. Маловероятно, что эти энергоносители будут способны к прямой передаче тепла в центральный пункт генерации холода ЦОД. Следовательно, предусмотренные средства подключения в будущем новых охлаждающих систем создает с точки зрения проектирования широкие возможности внедрения перспективных технологических разработок.

Увлажнение и создание избыточного давления

Управление влажностью в ЦОД является одним из существенных элементов микроклиматической поддержки, создающей приемлемые условия для эксплуатации IT оборудования. Слишком низкий уровень влажности приводит к накоплению статических зарядов и способствует разрушению информационных носителей в лентопротяжных механизмах, а также появлению других неблагоприятных последствий. Агрегаты CRAH, которые осуществляют управление влажностью, используя встроенные нагреватели и увлажнители, могут работать в противофазе (некоторые агрегаты работают в режиме нагрева, в то время как другие работают в режиме охлаждения), если уставки регулирования не идентичны друг другу и дифференциал регулирования слишком узок. Подобного рода сценарий также может иметь место даже при одинаковых уставках, если датчики не откалиброваны или различные участки ЦОД характеризуются существенно различающимися между собой электрическими нагрузками.

Для исключения возможности реализации указанных сценариев, приводящих к существенным энергетическим потерям, в рассматриваемом ЦОД не используются электрические нагреватели и увлажнители, устанавливаемые в агрегатах CRAH. Вместо этого используется центральный кондиционер AHU (Air Handling Unit), в задачу которого входит увлажнение воздуха и при необходимости его небольшой подогрев. AHU также служит для снабжения свежим воздухом и создания избыточного давления в основных технологических помещениях ЦОД. Создание избыточного давления сводит к минимуму инфильтрацию воздуха и, соответственно, его загрязнение, что может негативно влиять на работу компьютерного оборудования.

Кроме того, для сокращения влияния окружающей среды рассматриваемый ЦОД, с архитектурно-планировочной точки зрения, размещен во внутренней части здания (наружные стены в основных технологических помещениях ЦОД отсутствуют). Воздухонепроницаемая изоляция выполнена по всей поверхности внутренних стен, а также наружных стен по всему периметру здания. Также оборудованы воздушные шлюзы во всех коридорах, окружающих внутреннюю часть ЦОД.

В целях управления влажностью непрерывно контролируется относительная влажность и температура удаляемого AHU воздуха. Результаты измерений преобразуются в показатели абсолютной влажности (влагосодержание), измеряемой весом водяных паров на единицу веса сухого воздуха. На основании этого производится по потребности увлажнение воздуха, создающее приемлемый уровень абсолютной влажности внутри ЦОД.

Механическая инфраструктура

Рассматриваемый ЦОД первоначально планировался в расчете на три фазы его дальнейшего развития: Фаза 1 - 4650 м 2 площади при энергетической нагрузке 540 Вт/м2; Фаза 2 - 9300 м2 площади при энергетической нагрузке 540 Вт/м2 и Фаза 3 - 9300 м2 площади при энергетической нагрузке 810 Вт/м2. Несмотря на то, что основным компонентом энергетической нагрузки является электрическое питание IT оборудования, имеют место также другие составляющие, благодаря которым фактическая энергетическая нагрузка несколько превышает нагрузку, непосредственно связанную с работой IT оборудования. Тщательный анализ всех компонентов энергетической нагрузки, причем на всех фазах развития ЦОД, является необходимым для реализации качественного микроклиматического обеспечения на протяжении жизненного цикла ЦОД. Обычно инфраструктура проектируется таким образом, чтобы механическое и электрическое оборудование добавлялось по мере увеличения энергетической нагрузки. Система кондиционирования воздуха должна обслуживать на начальном этапе минимальное количество установленного IT оборудования. Это требует тщательного анализа нагрузок на начальном этапе с тем, чтобы имелась уверенность, что выбранные агрегаты будут работать должным образом при данных нагрузках.

Многие из дополнительных компонентов, входящих в суммарную энергетическую нагрузку ЦОД, являются типичными для офисов и общественных зданий общего назначения. В тоже время некоторые компоненты являются уникальными для ЦОД, или их значение существенно выше, чем обычно. Типичными для общественных зданий являются нагрузки, обусловленные теплопроводностью ограждающих конструкций, освещением и вентиляцией, соответствующей численности людей. Эти нагрузки в ЦОД значительно ниже, чем в других зданиях, поскольку особенности функционирования ЦОД требуют отсутствия окон, меньшую степень освещенности и небольшое количество свежего воздуха из-за малой численности обслуживающего персонала. Уникальные или существенно более высокие энергетические нагрузки связаны с использованием источников бесперебойного питания UPS (Interrupted Power Supplier), вентиляцией аккумуляторных и наличием многочисленных понижающих трансформаторов.

Помимо вентиляции, обусловленной присутствием обслуживающего персонала, существуют некоторые дополнительные требования к вентиляции, в частности, связанные с работой центрального пункта генерации холода. В их число входят необходимость создавать и поддерживать избыточное давление в основных технологических помещениях, помещениях UPS и других помещениях, где размещается электрическое оборудование. Кроме того, в большинстве правил проектирования требуется вентиляция аккумуляторных с интенсивностью 5 л/м 2 площади пола. В рассматриваемом ЦОД имеется 6 аккумуляторных, в каждой из которых расход свежего воздуха составляет 1060 л/с.

  4050 м2 при 540 Вт/м2 930 м2 при 540 Вт/м2 930 м2 при 810 Вт/м2
Нагрузки ЦОД 264368% 556974% 841178%
Электрические потери 3969% 79111% 118711%
Вентиляционные нагрузки 2115% 2553% 3083%
Нагрузки, обусловленные теплопроводностью ограждающих конструкций и освещением 57114% 72110% 7216,5%
Нагрузки административного офиса 1704% 1702% 1701,5%
Итого: 4192 кВт 7506 кВт 10797 кВт
Таблица 2: холодовые нагрузки
В таблицу 2 сведены потребности в кондиционированном воздухе на рассматриваемом объекте. Нагрузки ЦОД включают холодопроизводительность CRAH по скрытому теплу, а также вклад, создаваемый работой вентиляторов. Кроме того, сюда включены нагрузки, создаваемые работой центрального пункта генерации холода. В результате нагрузка ЦОД несколько превышает мощность UPS. В электрические потери, наряду с потерями в электрических магистралях, включены таковые, обусловленные работой трансформаторов и реальным значением к.п.д. электродвигателей. Нагрузки, обусловленные теплопроводностью ограждающих конструкций и освещением, определены для всего сооружения. Вентиляционная нагрузка определена отдельно.
Полностью оснащенный центральный пункт генерации холода
Фотография 2. Полностью оснащенный центральный пункт генерации холода
С учетом некоторого запаса потребная холодопроизводительность на первой фазе определена в 4219 кВт, которую в целях обеспечения надежности работы решено распределить по двум отделениям центрального пункта генерации холода. Определен также типоразмер чиллеров для их дальнейшей установки. Начальная максимальная нагрузка в летний период без учета работы IT оборудования определена значением, не превышающим 949 кВт. Начальная зимняя нагрузка значительно меньше, что создало бы проблемы эксплуатации в случае установки одного чиллера мощностью 4219 кВт. Кроме того, решено, что холодопроизводительность должна быть разделена между двумя отделениями поровну. Это обеспечивает в любое время подачу холодной воды по двум независимым каналам. Без учета работы IT оборудования оцениваемая максимальная нагрузка в летний период составляет 475 кВт на чиллер. В конечном итоге для обеспечения нормального функционирования комплекса во всех режимах принято решение об установке на начальном этапе двух чиллеров мощностью по 2110 кВт и последующей установке еще двух чиллеров по 4219 кВт каждый (см. фотографию 2).

Заключение

Планирование и проектирование системы кондиционирования воздуха ЦОД требует наличие детальной информации о типах компьютерного оборудования, подлежащего охлаждению, начальной и ожидаемой в дальнейшем энергетической нагрузке и любых специальных требованиях, касающихся повышенной локальной энергетической нагрузкой. Система охлаждения пространства под фальшполом должна учитывать, что серверные стойки, главные компьютеры и хранилища информационных носителей могут существенно отличаться между собой по потребности в холоде и должны рассматриваться индивидуально. Кроме того, зоны с высокой плотностью оборудования могут требовать подачи значительно большего количество воздуха по сравнению с другими зонами или использования альтернативных, совершенно новых технологий охлаждения, еще только находящихся в стадии разработки.

Проекты должны быть достаточно гибкими, чтобы удовлетворять потребностям новых технологий, меняющимся несколько раз на протяжении жизненного цикла создаваемого объекта. В некоторых случаях на начальном этапе и в первый год эксплуатации для ЦОД могут требоваться механические системы, работающие без нагрузки компьютерного оборудования или со значительно уменьшенной нагрузкой. В удачном проекте центрального или распределенного пункта генерации холода должна быть обеспечена возможность при необходимости нормальной работы оборудования при таких уменьшенных нагрузках.

Литература

  1. ASHRAE TC 9.9. 2004. Thermal Guidelines for Data Processing Environments.
  2. The Uptime Institute. 2000. «Heat Density Trends in Data Processing Computer Systems and Telecommunications Equipment.»
  3. ASHRAE TC 9.9. 2005. Data Equipment Power Trends and Cooling Applications.
  4. Lawrence Berkeley Laboratory, http:// hightech.lbl.gov/.
  5. Sullivan, R. 2002. «Alternating Cold and Hot Aisles Provide More Reliable Cooling for Server Farms.» The Uptime Institute.
  6. Belady, C. and Stahl, L. 2001. «Designing an alternative to conventional room cooling.» Telecommunications Energy Conference. INTELEC 2001.

Christopher Kurkjian, член ASHRAE Jack Glass, член ASHRAE

Редакция выражает благодарность за помощь в адаптации статьи на русский язык к.т.н. Е. П. Вишневскому и к.т.н. М. М. Короткевичу

 

www.mir-klimata.info


Смотрите также