Создание стабильной температуры в помещениях может потребовать использования систем кондиционирования с резервированием. В них возникают проблемы со своевременным подключением/отключением резервных устройств. Ее решает дополнительное устройство – блок ротации кондиционеров.
Резервирование и ротация кондиционеров
В некоторых помещениях к уровню температуры и ее стабильности предъявляются жесткие требования.
Примерами могут служить:
- предприятия химической, пищевой, фармацевтической промышленности, производства электронных компонентов и т.д;
- серверные;
- научные лаборатории.
Для них изменение параметров микроклимата из-за возрастания нагрузки на климатическое оборудование или при выходе его из строя становится критическим. Чтобы избежать нештатных ситуаций нередко применяют климатические системы, включающие несколько кондиционеров, постоянно находящихся в работе и дополнительные (резервные) блоки.
Блок ротации кондиционеров
Резервирование позволяет:
- Создать запас мощности на случай непрогнозируемого изменения температуры внутреннего или наружного воздуха, которое не может быть скомпенсировано суммарной производительностью рабочих блоков.
- Восстановить общую производительность системы при выходе рабочих блоков из строя.
- Обеспечить мощность системы и стабильность температуры при остановке части рабочих блоков для профилактических работ.
- Упростить масштабирование системы поддержания климата, например, при расширении производства или увеличении количества серверов в дата-центре.
При организации таких систем используют несколько методов резервирования
Избыточностью производительности
При таком методе суммарная производительность кондиционеров в системе превышает расчетную на 10-100%, и все устройства работают одновременно. В этом случае при выходе из строя или выводе на профилактику одного или нескольких блоков потеря производительности компенсируется возрастанием загрузки остальных. Расчет производится таким образом, чтобы возросшая загрузка не превышала номинальных значений для каждого блока.
Преимуществами такой системы являются:
- Высокая скорость реакции на аварийные ситуации, ограниченная только скоростью выхода кондиционера на новый установившийся режим при изменении температуры в помещении или сигнала задания.
- Равномерный износ всех устройств.
- Простота организации системы, практически не требующей дополнительного оборудования.
Мнение эксперта
Основным недостатком следует считать работу каждого из устройств системы в режиме далеком от номинального, что неизбежно снижает КПД и приводит к увеличению расходов на эксплуатацию.
Холодное резервирование
При холодном резервировании в работе постоянно находится только часть блоков системы. Остальные (резервные) включаются в работу вручную при авариях, профилактике рабочих устройств или необходимости изменения общей производительности. Отключение «лишних» устройств также выполняется в ручном режиме.
Главные достоинства такой системы – простота и дешевизна эксплуатации.
Недостатки:
- На ввод в строй резервных блоков и их отключение требуется время, в течение которого изменения температуры в обслуживаемых помещениях и ее уровень могут выйти за допустимые пределы.
- Каждое из устройств требует индивидуального мониторинга степени износа и графика профилактического обслуживания.
Соответственно, такую схему резервирования допустимо применять только в случаях, когда скорость ввода холодного резерва оказывается гарантированно меньше времени изменения температуры до критических отметок.
В большинстве случаев процессы изменения микроклимата достаточно инерционны, и холодного резервирования вполне достаточно. Однако в условиях, когда объем помещений ограничен, а интенсивность выделения тепа высока (такое характерно для серверных крупных компаний и дата центров), система резервирования должна быть более динамичной.
Горячее резервирование
При горячем резервировании:
- ввод в работу резервных блоков осуществляется автоматически;
- они находятся в «дежурном» режиме, получая сигналы задания и датчиков.
Такая организация системы позволяет сократить выход резерва на рабочий уровень до времени пуска агрегатов кондиционера (компрессора и вентиляторов). На это время недостаток производительности вышедших из строя или выведенных на профилактику блоков легко компенсируется рабочими.
При этом:
- Все устройства в системе работают в режимах близких к номинальным, что обеспечивает максимальную энергоэффективность.
- Просто равномерная загрузка и износ устройств – применяются алгоритмы ротации, при которых нет постоянных резервных и рабочих модулей (каждый из блоков выполнят эти функции попеременно).
Мнение эксперта
Главным недостатком такой системы считается сложность ее организации, требующая включения в ее состав специального устройства – блока ротации кондиционеров.
Назначение блока ротации кондиционеров
Блок ротации кондиционеров представляет собой многофункциональное устройство, которое, в общем случае, осуществляет:
Контроль температуры в обслуживаемом помещении;- Управление работой каждого из установленных в системе кондиционеров или их групп;
- Мониторинг состояния кондиционеров;
- Переключение климатических устройств по заданной программе (вывод работающих в резерв и ввод резервных);
- При необходимости, увеличение общей производительности системы, если работающие модули не справляются с обеспечением заданного уровня температуры.
- Выдача сообщений для персонала и/или руководителей подразделений об аварийных ситуациях.
За счет такой организации достигается:
- Стабилизация температуры в помещении с высокой точностью.
- Поочередное функционирование устройств, равномерное распределение износа.
- Своевременное подключение резервного оборудования на замену вышедшему из строя.
- Возможность проведения профилактических работ для любого из кондиционеров в любое удобное время.
- Оповещение ответственных лиц о нештатных ситуациях.
- Использование в системе оборудования различных производителей и производительности.
Устройство системы ротации кондиционеров
Устройство системы ротации кондиционеров
Обязательным элементом в системе ротации кондиционеров является базовый модуль. Именно он отвечает за:
- Контроль температуры;
- Мониторинг состояния кондиционеров;
- Выдачу для них управляющих сигналов;
- Задание параметров переключения устройств климатической системы;
- Прием команд от персонала на включение/выключение конкретного модуля;
- Выдачу сигналов оповещения.
Как правило, выполняется такое устройство на базе микроконтроллера. Выдача сигналов управления может осуществляться непосредственно на испарительный блок кондиционера или дополнительное устройство контроля и управления.
Первый вариант менее затратен (не требует дополнительных модулей), но обладает меньшей универсальностью – как правило, такой центральный модуль поддерживает работу только с ограниченным числом моделей или оборудованием конкретных производителей.
Второй – более универсален, поскольку позволяет работать практически с любым оборудованием. Однако стоимость системы за счет наличия в ней дополнительных блоков может оказаться слишком высокой.
Связь центрального блока с кондиционерами (управляющими модулями) может осуществляться по:
- через инфракрасный излучатель.
Первый вариант, как правило, используется только в случае использования связки центральный — управляющий модуль.
Два последних позволяют управлять непосредственно кондиционером. В этих случаях сигналы подаются на разъемы, предназначенные для подключения к климатической технике проводного пульта, или непосредственно на фотоприемник, получающий сигнал от инфракрасного пульта ДУ.
Мнение эксперта
Для современных моделей кондиционеров, предусматривающих связь по каналу Bluetooth или подключение по Wi-Fi, могут быть задействованы и такие варианты управления.
В любом случае для использования с конкретными моделями оборудования или линейками конкретных производителей, система должна поддерживать соответствующие протоколы обмена.
Центральный блок обязательно оснащается датчиком температуры для контроля климатических параметров в помещении.
Мониторинг состояния кондиционеров может вестись различными методами. Наиболее распространенный – индивидуальный замер температуры на выходе воздушного потока из блока жалюзи. Для этого блоки контроля и управления или центральный блок оснащаются температурными датчиками, устанавливаемыми в непосредственной близости или прямо на корпусе кондиционера.
Примером реализации схемы непосредственного управления может считаться блок ротации УРК (УРК-2). В его состав входит основной блок, датчик температуры обслуживаемого помещения, датчики температуры на выходе кондиционеров. Сигнал управления предается по проводам. Последние модели могут одновременно управлять работой до 15 устройств средней мощности.
Раздельный вариант с центральным блоком и модулями контроля-управления реализован в системе БУРР-1-ИС. БУРР – блок управления ротацией и резервированием хранит управляющую программу, контролирует температуру в помещении, обменивается данными с интерфейсными модулями (БИС) по радиоканалу. БИС (блок исполнительный специальный) принимает сигнал от БУРР, управляет работой кондиционера через ИК-интерфейс, контролирует состояние климатического устройства, получая сигнал с датчика на выходе.
Особенности монтажа и настройки
При настройке системы ротации пользователь выполняет следующие операции:
Регистрацию установленных в системе кондиционеров или управляющих модулей.- Задание уровня температуры в помещении, допустимых отклонений.
- Критерии оценки работоспособности кондиционера (заданную температуру на входе работающего устройства, ее отклонение от заданного значения, при котором ситуация воспринимается как аварийная).
- Заданию режимов оповещения, аварийного отключения системы.
- Ввод программы ротации (интервалов переключения, последовательности подключения и вывода кондиционеров).
Монтаж системы также не представляет проблем. При установке следует учитывать:
- Центральный блок не должен испытывать посторонних тепловых воздействий (например, от системы отопления), Хороший вариант – установка его в смежном с обслуживаемым помещении, если позволяет дальность каналов передачи данных.
- Датчик температуры в помещении устанавливается так, чтобы контролировать усредненный параметр в объеме и не испытывать локальных воздействий.
- Индивидуальные датчики/управляющие модули монтируются в непосредственной близости или на корпусе кондиционера. Место установки и требования (например, ориентацию ИК-излучателей на фотоприемники) приводит производитель в технической документации.
Вопросы и ответы
Не повлияет ли вынос центрального блока в соседнее помещение на точность измерения температуры?
Датчик температуры устанавливается в обслуживаемом помещении. При этом, естественно появляется погрешность за счет потери уровня сигнала при передаче на значительное расстояние. Однако она не столь значительна, и ее достаточно легко учесть в настройках системы.
Для каких схем горячего резервирования подходят блоки ротации?
Блоки ротации применяют для всех систем резервирования – по схемам N+1 и kN (N – номинальное число кондиционеров).
Можно ли использовать блоки ротации в системах, где установлены различные кондиционеры?
Конечно можно, однако разницу в их производительности следует учитывать при составлении управляющей программы. Кроме того, нужно быть уверенным, что любое устройство системы способно принимать управляющие сигналы и реагировать на них.
Предусмотрен ли в системах режим ручного отключения выбранного кондиционера для профилактики или ремонта?
Безусловно. В любом случае вывести его из обслуживания блоком ротации можно, просто отменив в управляющей программе его регистрацию.
Как поступать при необходимости обслуживать большее количество кондиционеров, чем поддерживает блок ротации?
Достаточно объединить кондиционеры в группы и использовать для них те же алгоритмы, что и для индивидуальных устройств. Единственный, требующий решения вопрос – определение состояния отдельных кондиционеров в группе.
