O que é um ar condicionado de precisão: classificação dos dispositivos e princípios de funcionamento das unidades
Você acha que em servidores e data centers, bem como em outras salas onde está concentrado um grande número de computadores e outros equipamentos que geram calor intensamente, podem ser usados condicionadores de ar domésticos comuns para manter a temperatura e a umidade constantes?
Em salas deste tipo, a temperatura, a umidade e muitos outros parâmetros devem ser mantidos dentro de uma faixa muito estreita, e os sistemas convencionais de controle climático, mesmo os mais potentes, não conseguem dar conta dessa tarefa. Por isso, o uso de condicionadores de ar de precisão está se tornando cada vez mais relevante.
Quais são as características distintivas de um ar condicionado de precisão, o que é em geral, como funciona e quais tipos desses dispositivos existem serão discutidos no artigo.
O conteúdo do artigo:
Características dos condicionadores de ar de precisão
Um ar condicionado de precisão ou um ar condicionado autônomo do tipo gabinete é um dispositivo cuja utilização permite manter uma série de parâmetros em uma sala: temperatura, umidade relativa e mobilidade do ar em uma faixa estreita.
Nomeadamente:
- faixa de variabilidade de temperatura permitida: ±1 °C. E certos modelos de condicionadores de ar de precisão permitem estreitar ainda mais a variabilidade do valor, até ± 0,5 ° C);
- faixa de variabilidade do valor de umidade + 5%;
- A operação do ar condicionado de precisão é permitida em temperaturas ambientes que variam de +50 °C a -60 °C.
Neste caso, o fluxo de calor liberado excede os valores típicos da sala principal em 5 a 10 vezes. Conseqüentemente, uma carga muito alta é criada em ar condicionado.
Mesmo assim, a faixa de valores é mantida. Com efeito, para além do facto de este tipo de sistemas de climatização se caracterizar por uma maior precisão, também são impostos ao equipamento uma série de requisitos relativos à fiabilidade.
Mesmo um minuto sem ar condicionado pode causar consequências catastróficas. E, portanto, perdas materiais.
Sim, há mais um requisito que não pode ser ignorado - os condicionadores de ar de precisão devem ser capazes de iniciar rapidamente uma unidade reserva em caso de quebra da unidade principal.
Ou seja, mesmo em caso de situação de força maior, serão garantidas condições constantes de temperatura e humidade. E o projeto de ar condicionado da sala de servidores geralmente é elaborado levando em consideração capacidades adicionais.
Benefícios do uso de dispositivos
A utilização de sistemas de precisão em diversas instalações tecnológicas é explicada pela necessidade de compensar os significativos excessos de calor específico que são liberados de equipamentos tecnológicos sensíveis até mesmo às mais insignificantes mudanças de temperatura e condições de umidade.
Ou seja, quanto maior o desvio da temperatura ambiente dos valores ideais, mais reduzida é a vida útil de equipamentos caros.
A não reparação de uma avaria do sistema de climatização num curto espaço de tempo pode causar uma avaria do equipamento que gera um ganho de calor significativo.
Por exemplo, se o equipamento tecnológico da central telefônica estiver superaquecido, bem como se houver um desvio inaceitável do valor ideal do valor da umidade relativa, a probabilidade de falha do equipamento é bastante elevada.
Os condicionadores de ar de precisão compensam efetivamente os excessos significativos de calor específico e permitem manter os parâmetros necessários de temperatura e umidade no ambiente.
Escopo de aplicação do equipamento
O uso desses dispositivos para garantir a operação sem problemas e sem problemas de equipamentos de processo está se tornando relevante nas seguintes áreas:
- Telefonia fixa - Estações PABX, bem como salas de equipamentos.
- Telefonia móvel – nós de telecomunicações, ou seja, switches e gateways.
- Estações base e remotas localizadas em edifícios ou contêineres.
- Centros de cobrança.
- Setor de TI – salas de servidores e hardware, além de salas de informática e data centers.
Recentemente, condicionadores de ar de precisão também têm sido usados por empresas farmacêuticas em áreas onde são instalados equipamentos de diagnóstico caros. E também em modernos laboratórios dedicados à realização de pesquisas com reagentes especialmente sensíveis às condições ambientais. Ou - com colônias de microorganismos.
Produção limpa e de alta precisão - a indústria abrange microeletrônica, farmacêutica e aeroespacial e não está completa sem condicionadores de ar de precisão.
Mas isso não é tudo - em alguns museus, bibliotecas e outros locais de lazer cultural, onde são armazenadas exposições particularmente valiosas, também são utilizados aparelhos de ar condicionado de precisão.
É claro que ali são utilizados modelos mais econômicos, pois não há necessidade de observar rigorosamente as condições de temperatura e umidade, mas mesmo assim.
Dispositivo de ar condicionado de precisão
A precisão e confiabilidade da unidade explicam sua estrutura complexa. Além disso, dependendo do modelo, pode ser diferente.
O seguinte é necessário:
- A unidade interna geralmente é do tipo gabinete.
- Unidade externa ou externa.
Na primeira, a preparação preliminar do ar é realizada imediatamente antes de fornecê-lo ao ambiente.
O segundo pode conter: um condensador de ar ou um refrigerador de líquido, se o ar condicionado funcionar com água fria de um refrigerador ou para um condensador de líquido localizado na unidade interna.
O diagrama acima é extremamente simplificado. Mostra o princípio de funcionamento em termos gerais.
Observe que, além de todas as peças listadas, a unidade interna do ar condicionado de precisão inclui os seguintes dispositivos:
- compressor;
- evaporador;
- acelerador;
- componentes de filtração;
- dispositivos adicionais que utilizam eletricidade para aquecimento;
- umidificadores, se necessário;
- ventiladores de ar;
- válvulas – válvulas de corte e controle.
A presença de todos os outros elementos é determinada pelo modelo específico e pelos requisitos do mesmo e da sala em que o dispositivo irá operar. Em outras palavras, eles são um componente variável.
O mecanismo de operação do dispositivo
O princípio básico de funcionamento deste dispositivo pode ser explicado da seguinte forma: primeiro, o refrigerante gasoso é comprimido no compressor. O refrigerante então flui para o condensador. Ali ele se condensa, processo que permite retirar o calor do refrigerante.
A próxima etapa é a passagem do refrigerante, que se encontra em estado líquido agregado, por um dispositivo de estrangulamento. Isto leva a uma diminuição na temperatura e pressão do refrigerante líquido.
E já neste estado, o refrigerante entra no evaporador. Lá ele se transforma em gás e retorna ao compressor.
Assim, é o ar soprado pelo evaporador que é retirado da sala onde é necessário manter a temperatura e a umidade em uma faixa estreita de valores.
Ao passar pelo evaporador, o ar é resfriado e desta forma entra novamente na sala. O diagrama operacional de um ar condicionado de precisão é mostrado acima de forma ilustrativa.
Funções da unidade interna
Eles são determinados pela finalidade de um modelo específico. É lógico supor que o número de funções determina o escopo de possível aplicação da unidade:
- apenas resfriamento;
- refrigeração e aquecimento elétrico com capacidade de regular as condições de temperatura;
- resfriamento e aumento da umidade.
A opção mais ideal é uma combinação de funções de resfriamento, aumento de umidade e aquecimento elétrico.
Acontece também que um determinado modelo é fabricado de fábrica de acordo com um pedido individual, e nele são incorporadas funções que não estão previstas na configuração original.
As unidades internas podem diferir nos tipos de entrada e fornecimento de ar no ambiente. Por exemplo, a coleta pode ocorrer na parte frontal e o avanço na parte superior. É realizada através de uma conduta de ar situada entre os tetos falso e principal.
Existem outras opções:
- A aspiração que ocorre na parte frontal é combinada com a alimentação na parte superior, diretamente para o ambiente.
- Na parte superior a aspiração é feita através de uma conduta de ar situada entre os tectos (falso e principal). A alimentação ocorre, respectivamente, por baixo.
- A aspiração ocorre pela parte superior diretamente da sala, e a alimentação sob o piso falso é feita pela parte inferior.
- A aspiração por trás e por baixo do piso falso ocorre pela parte inferior, e a alimentação é feita pela parte superior através de uma conduta de ar localizada entre os tectos - falso e principal.
Acontece também que a cerca é realizada sob um teto falso por baixo e por trás. O abastecimento ocorre diretamente na sala, na parte superior.
Esta variabilidade de funções explica as amplas capacidades dos aparelhos de ar condicionado de precisão.
A estrutura e mecanismo do modelo selecionado podem ser “adaptados” individualmente às características da sala em que se pretende utilizá-lo.
Classificação de condicionadores de ar de precisão
Dependendo do design das unidades internas, os aparelhos de ar condicionado de precisão são classificados nos seguintes tipos:
- teto;
- condicionadores de ar de precisão de gabinete;
- entrelinha.
Dependendo do método de resfriamento dos condensadores, eles podem ser de ar ou líquidos. Com base na classificação, o refrigerante utilizado é água ou etilenoglicol.
Cada uma das categorias listadas acima possui características, vantagens e desvantagens próprias, que devem ser levadas em consideração na escolha de um sistema de controle das condições de temperatura e umidade do ambiente.
Ar condicionado de precisão Freon
Monoblocos Freon e sistemas de controle climático de precisão são fornecidos para instalações de telecomunicações.
Para instalações estacionárias maiores, são utilizadas unidades internas montadas em gabinete e condicionadores de ar fileira por fileira.
A solução clássica e mais econômica para salas de servidores em termos de custos de capital são os condicionadores de ar de gabinete equipados com evaporador de ebulição direta, também conhecidos como condicionadores de ar Freon.
São possíveis várias opções de design: com condensador externo resfriado a ar, com condensador resfriado a líquido embutido e também equipado com torre de resfriamento a seco.
Os condicionadores de ar entre fileiras com evaporação direta (categoria codificada como DX) também possuem tipos semelhantes de condensadores.
Dispositivos de precisão líquida
Os condicionadores de ar de precisão de gabinete equipados com um trocador de calor líquido são usados em um circuito de resfriamento como fechos.
Neste caso, a confiabilidade operacional e as condições de temperatura de resfriamento são determinadas pelo diagrama principal aceito do fornecimento de refrigeração do objeto - o diagrama inclui a presença refrigeradores e grupos de bombeamento.
Os custos de capital inicial excedem em 30-40% os custos associados aos aparelhos de ar condicionado Freon. Ressalta-se que a otimização do esquema de abastecimento de refrigeração permite reduzir custos operacionais.
Ar condicionado de precisão com refrigeração gratuita
O mecanismo de funcionamento deste tipo de ar condicionado baseia-se na utilização de temperaturas exteriores reduzidas.
O resfriamento gratuito (em inglês - resfriamento gratuito) é implementado de maneira fácil e simples em um ar condicionado tipo gabinete de precisão Freon com um condensador (líquido) e uma torre de resfriamento a seco.
Você precisará de um segundo trocador de calor (líquido) e etilenoglicol, que preenche o circuito da torre de resfriamento a seco. Quando a temperatura ambiente cair ao nível calculado, o resfriamento ocorrerá devido ao funcionamento do 2º circuito - trocador de calor e torre de resfriamento.
Apesar do aumento dos investimentos iniciais para aquisição de equipamentos adicionais, o período de retorno dessas unidades será inferior a 2 anos, e um cálculo mais preciso pode ser feito conhecendo o tamanho das tarifas locais.
Características dos sistemas de reservas
Para permitir funções de resfriamento redundantes, os condicionadores de ar de precisão são equipados com trocadores de calor adicionais – líquido e freon.
O princípio básico de funcionamento deste sistema não é simplesmente a duplicação banal de sistemas de refrigeração, mas a utilização de sistemas de refrigeração com princípios de funcionamento diferentes entre si.
Em outras palavras, unidades equipadas com diferentes fontes de resfriamento são combinadas em um único dispositivo.
A necessidade de redundância e seu grau são estabelecidos por requisitos regulamentares de acordo com a classe de tolerância a falhas do objeto - determinada pelo TIER.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
O vídeo mostra o processo de manutenção de um ar condicionado de precisão por um mestre com uma análise passo a passo de todas as características de funcionamento deste aparelho, bem como os requisitos para seu cuidado:
Um ar condicionado de precisão permite manter a temperatura e a umidade ambiente dentro de uma faixa estreita de valores. Esta função é importante em salas onde estão localizados e operam equipamentos sensíveis às menores mudanças nas condições climáticas. É por isso que os condicionadores de ar posicionais são usados em salas de servidores, data centers e laboratórios de alta tecnologia.
Você tem experiência em trabalhar com este equipamento ou tem dúvidas em relação à instalação, seleção ou instalação de condicionadores de ar de precisão? Há algum problema com o funcionamento dos aparelhos de ar condicionado de precisão, reclamações contra fabricantes ou empresas de serviços? Nesse caso, não deixe de compartilhar seu comentário abaixo – você pode ter certeza que sua opinião não será ignorada.
