Was ist eine Präzisionsklimaanlage: Klassifizierung der Geräte und Funktionsprinzip der Aggregate

Glauben Sie, dass in Serverräumen und Rechenzentren sowie anderen Räumen, in denen eine große Anzahl von Computern und anderen Geräten konzentriert ist, die intensiv Wärme abgeben, gewöhnliche Haushaltsklimaanlagen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur und Luftfeuchtigkeit eingesetzt werden können?

In Räumen dieser Art müssen Temperatur, Luftfeuchtigkeit und viele andere Parameter in einem sehr engen Bereich gehalten werden, und gewöhnliche Klimatisierungssysteme, selbst die leistungsstärksten, werden dieser Aufgabe nicht gerecht. Daher gewinnt der Einsatz von Präzisionsklimaanlagen zunehmend an Bedeutung.

In diesem Artikel geht es um die besonderen Merkmale einer Präzisionsklimaanlage, was sie überhaupt ist, wie sie funktioniert und welche Arten dieser Geräte es gibt.

Besonderheiten von Präzisionsklimaanlagen

Eine Präzisionsklimaanlage oder eine autarke Schrankklimaanlage ist ein Gerät, dessen Einsatz es ermöglicht, in einem Raum eine Reihe von Parametern in einem engen Bereich zu halten: Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Luftbewegung.

Und zwar:

• Bereich der zulässigen Temperaturvariabilität: ±1 °C. Einzelne Modelle von Präzisionsklimaanlagen ermöglichen eine noch engere Variabilität des Werts, bis zu ±0,5 °C);
• Bereich der Variabilität des Feuchtewerts: +5 %;
• Der Betrieb einer Präzisionsklimaanlage ist bei Umgebungstemperaturen im Bereich von +50 °C bis -60 °C zulässig.

Dabei übersteigt der abgeführte Wärmestrom die für den Hauptraum typischen Werte um das 5- bis 10-fache. Folglich entsteht eine sehr hohe Belastung für die Klimageräte.

Dennoch wird der Wertebereich eingehalten. Denn abgesehen davon, dass diese Art von Klimatisierungssystemen sich durch eine hohe Genauigkeit auszeichnet, werden an die Technik auch eine Reihe von Anforderungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit gestellt.

Selbst eine Minute ohne Klimatisierung kann katastrophale Folgen haben. Und damit auch materielle Verluste.

Präzisionsklimageräte sorgen für eine stabile Luftfeuchtigkeit und Temperatur (in einem engen Bereich), trotz der ständigen Abgabe großer Wärmemengen durch rund um die Uhr arbeitende Geräte.

Ja, es gibt noch eine Anforderung, die nicht unerwähnt bleiben darf – Präzisionsklimageräte müssen die Möglichkeit bieten, bei einem Ausfall des Hauptgeräts das Reservegerät schnell in Betrieb zu nehmen.

Das heißt, selbst im Falle einer höheren Gewalt ist die Konstanz der Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen gewährleistet. Auch die Klimatisierungsplanung für Serverräume wird in der Regel unter Berücksichtigung zusätzlicher Kapazitäten erstellt.

Vorteile der Nutzung der Geräte

Der Einsatz von Präzisionssystemen in verschiedenen technischen Anlagen wird durch die Notwendigkeit begründet, erhebliche spezifische Wärmeüberschüsse auszugleichen, die von der technischen Ausrüstung abgegeben werden, die selbst auf geringfügigste Änderungen der Temperatur und des Feuchtigkeitsregimes empfindlich reagiert.

Das heißt, je größer die Abweichung der Raumtemperatur von den optimalen Werten ist, desto kürzer wird die Lebensdauer der teuren Geräte.

Obwohl sich Präzisionsklimageräte durch eine erhöhte Zuverlässigkeit auszeichnen, werden mehrere Geräte verwendet, um die Konstanz der Umgebungsbedingungen zu gewährleisten – dies verringert das Risiko eines Ausfalls des gesamten Systems.

Ein nicht rechtzeitiges Beheben einer Störung der Klimaregelung kann zu Schäden an den Geräten führen, die erhebliche Wärme erzeugen.

Zum Beispiel ist bei Überhitzung der technischen Geräte in der Telefonvermittlungsstelle sowie bei einer unzulässigen Abweichung der relativen Luftfeuchtigkeit vom Optimalwert die Wahrscheinlichkeit eines Geräteausfalls recht hoch.

Präzisionsklimageräte gleichen erhebliche spezifische Wärmeüberschüsse effektiv aus und ermöglichen es, die erforderlichen Parameter der Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen im Raum aufrechtzuerhalten.

Anwendungsbereich der Geräte

Der Einsatz dieser Geräte zur Gewährleistung eines störungs- und unfallfreien Betriebs der technischen Ausrüstung wird in folgenden Bereichen relevant:

1. Festnetztelefonie – Vermittlungsstellen sowie Technikräume.
2. Mobilfunk – Telekommunikationsknoten, gemeint sind Vermittlungsstellen und Gateways.
3. Basisstationen und Außenstationen in Gebäuden oder Containern.
4. Abrechnungszentren.
5. IT-Sektor – Server- und Technikräume, Computerräume und Rechenzentren.

In letzter Zeit werden Präzisionsklimageräte auch von Pharmaunternehmen eingesetzt – in Räumen mit teuren Diagnosegeräten. Sowie in modernen Laboren, die für Forschungen mit besonders umweltempfindlichen Reagenzien oder Mikroorganismenkulturen vorgesehen sind.

Hochpräzise, reine Fertigung – die Branche umfasst Mikroelektronik, Pharmazie und die Raumfahrtindustrie und kommt ohne Präzisionsklimageräte nicht aus.

Die Vielfalt der Modelle von Präzisionsklimageräten ermöglicht die Auswahl der optimalen Variante – abhängig von den Anforderungen der Norm SN 512-78 und dem Verwendungszweck des Raums, in dem die klimatischen Bedingungen aufrechterhalten werden sollen.

Aber auch das ist noch nicht alles – in einigen Museen, Bibliotheken und anderen Orten kultureller Freizeitgestaltung, in denen besonders wertvolle Exponate aufbewahrt werden, werden ebenfalls Präzisionsklimageräte eingesetzt.

Es versteht sich von selbst, dass dort günstigere Modelle zum Einsatz kommen, da es nicht notwendig ist, die Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen so streng einzuhalten, aber dennoch.

Aufbau einer Präzisionsklimaanlage

Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Geräts erklärt seinen komplexen Aufbau. Je nach Modell kann dieser variieren.

Erforderlich ist das Vorhandensein von:

1. einem Innengerät, in der Regel in Schrankbauweise.
2. einem Außengerät oder externen Gerät.

Im Ersteren erfolgt die Vorbereitung der Luft unmittelbar vor der Zufuhr in den Raum.

Im Zweiteren kann angeordnet sein: ein Luftkondensator oder ein Flüssigkeitskühler, falls der Betrieb der Klimaanlage mit Kaltwasser von einem Kaltwassersatz oder für den im Innengerät befindlichen Flüssigkeitskondensator erfolgt.

Aufbau eines Präzisionsklimageräts und schematische Darstellung seines Funktionsmechanismus. Unabhängig von der Komplexität des Geräteaufbaus ist dieser Mechanismus vorhanden.

Das obige Schema ist stark vereinfacht. Es zeigt das Funktionsprinzip in groben Zügen.

Beachten Sie, dass das Innengerät eines Präzisionsklimageräts neben allen aufgeführten Teilen die folgenden Geräte umfasst:

• Verdichter;
• Verdampfer;
• Drossel;
• Filterkomponenten;
• zusätzliche Geräte, die zur Erwärmung Strom nutzen;
• Luftbefeuchter, falls erforderlich;
• Luftventilatoren;
• Armaturen – sowohl Absperr- als auch Regelarmaturen.

Das Vorhandensein aller weiteren Elemente wird durch das jeweilige Modell und die Anforderungen an dieses und den Raum, in dem das Gerät betrieben wird, bestimmt. Mit anderen Worten, sie sind variable Bestandteile.

Funktionsmechanismus des Geräts

Das grundlegende Funktionsprinzip dieses Geräts lässt sich wie folgt erklären: Zunächst wird das gasförmige Kältemittel im Kompressor verdichtet. Anschließend gelangt das Kältemittel in den Verflüssiger. Dort erfolgt seine Kondensation – der Vorgang ermöglicht die Abführung von Wärme vom Kältemittel.

Im nächsten Schritt durchläuft das in flüssigem Aggregatzustand befindliche Kältemittel ein Drosselgerät. Dies führt zu einer Senkung der Temperatur- und Druckwerte des flüssigen Kältemittels.

Und in diesem Zustand gelangt das Kältemittel in den Verdampfer. Dort geht es in den gasförmigen Zustand über und kehrt zurück zum Verdichter.

Also, die durch den Verdampfer strömende Luft wird aus dem Raum entnommen, in dem Temperatur und Feuchtigkeit in einem engen Bereich konstant gehalten werden müssen.

Im Schema sind die ständig durch die Präzisionsklimaanlage strömenden heißen und kalten Luftströme dargestellt. Das gezeigte Schema ist für alle Modelle gültig.

Beim Durchströmen des Verdampfers wird die Luft gekühlt und gelangt in diesem Zustand zurück in den Raum. Das Funktionsschema der Präzisionsklimaanlage ist oben illustrativ dargestellt.

Funktionen des Innengeräts

Sie werden durch den Zweck des jeweiligen Modells bestimmt. Es ist logisch anzunehmen, dass die Anzahl der Funktionen den möglichen Einsatzbereich des Geräts definiert:

• ausschließliche Kühlung;
• Kühlung und elektrische Zusatzheizung mit der Möglichkeit der Temperaturregelung;
• Kühlung und Luftbefeuchtung.

Die fortschrittlichste Variante ist die Kombination von Kühlung, Befeuchtung und elektrischer Zusatzheizung.

Es kommt auch vor, dass ein bestimmtes Modell werkseitig als Sonderanfertigung hergestellt wird und Funktionen integriert werden, die in der ursprünglichen Ausstattung nicht vorgesehen sind.

Ständige Abfuhr der warmen Luft und ununterbrochene Zufuhr von kalter Luft – so lässt sich die Funktionsweise der Präzisionsklimaanlage beschreiben. Dabei gibt es viele Varianten der Luftzufuhr.

Die Innengeräte können sich in der Art der Luftansaugung und -zufuhr in den Raum unterscheiden. Beispielsweise kann die Ansaugung an der Vorderseite erfolgen und die Zufuhr an der Oberseite. Diese erfolgt über einen Luftkanal, der sich zwischen der abgehängten und der Hauptdecke befindet.

Es gibt auch andere Varianten:

1. Die an der Vorderseite erfolgende Ansaugung wird mit der Zufuhr an der Oberseite direkt in den Raum kombiniert.
2. Die Ansaugung an der Oberseite erfolgt über einen Luftkanal, der zwischen den Decken (abgehängter und Hauptdecke) angeordnet ist. Die Zufuhr erfolgt entsprechend von der Unterseite.
3. Die Ansaugung erfolgt an der Oberseite direkt aus dem Raum, und die Zufuhr unter den Doppelboden erfolgt von der Unterseite.
4. Die Ansaugung erfolgt von hinten und unter dem Doppelboden von der Unterseite, die Zufuhr erfolgt an der Oberseite über einen Luftkanal, der zwischen der abgehängten und der Hauptdecke angeordnet ist.

Es kommt auch vor, dass die Ansaugung unter der abgehängten Decke von der Unterseite und von hinten erfolgt. Die Zufuhr erfolgt direkt in den Raum an der Oberseite.

Der komplexe Aufbau der Präzisionsklimaanlage erklärt sich aus der Genauigkeit und Wichtigkeit der Funktionen, die sie erfüllt. In dem gezeigten Schema sind all diese Besonderheiten gut zu erkennen.

Eine solche Funktionsvielfalt erklärt die breiten Einsatzmöglichkeiten von Präzisionsklimageräten.

Die Struktur und der Mechanismus des gewählten Modells können individuell auf die Besonderheiten des Raums abgestimmt werden, in dem es eingesetzt werden soll.

Klassifizierung von Präzisionsklimaanlagen

In Abhängigkeit von der Bauweise der Innengeräte werden Präzisionsklimageräte in folgende Typen eingeteilt:

• Deckenheizkörper;
• Schrank-Präzisionsklimageräte;
• Reihenklimageräte.

Je nach Kühlart der Kondensatoren unterscheidet man zwischen luftgekühlten und flüssigkeitsgekühlten Geräten. Als Grundlage der Klassifizierung dient das verwendete Kühlmedium – Wasser oder Ethylenglykol.

Jede der oben genannten Kategorien hat ihre eigenen Besonderheiten, Vorteile und Nachteile, die bei der Auswahl eines Systems zur Steuerung der Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen des Raums unbedingt berücksichtigt werden müssen.

Freon-Präzisionsklimaanlagen

Für Telekommunikationsanlagen sind Kältemittel-Monoblöcke und Präzisions-Klimakontrollsysteme vorgesehen.

Für größere stationäre Anlagen werden Schrank-Innengeräte und Reihenklimageräte eingesetzt.

Als klassische und kapitalkostengünstigste Lösung für Serverräume gelten Schrankklimageräte mit Direktverdampfer, also Kältemittelgeräte.

So sehen Kältemittel-Präzisionsklimageräte im Querschnitt aus. Das Schema zeigt dasselbe Gerät, nur aus verschiedenen Blickwinkeln.

Es sind verschiedene Ausführungen möglich: mit einem luftgekühlten Außenkondensator, mit einem eingebauten flüssigkeitsgekühlten Kondensator sowie mit einem Trockenkühler.

Ähnliche Kondensatorvarianten kennzeichnen auch Reihenklimageräte mit Direktverdampfung (Kategorie wird als DX bezeichnet).

Flüssigkeitsgekühlte Präzisionsgeräte

Schrank-Präzisionsklimageräte mit Flüssigkeitswärmetauscher werden in einer Kühlkreislaufschaltung (Chiller-System) als Endgeräte eingesetzt.

In diesem Fall werden die Betriebssicherheit und das Temperaturregime der Kühlung durch das gewählte grundlegende Schema der Kälteversorgung der Anlage bestimmt – das Schema umfasst das Vorhandensein von Kältemaschinen (Chiller) und Pumpengruppen.

Die anfänglichen Investitionen sind 30–40 % höher als die für Kältemittel-Klimageräte. Es ist nicht zu übersehen, dass durch eine Optimierung des Kälteversorgungsschemas eine Senkung der Betriebskosten möglich wird.

Präzisionsklimaanlage mit Freikühlung

Der Funktionsmechanismus dieses Klimagerätetyps basiert auf der Nutzung niedriger Außentemperaturen.

Die freie Kühlung (englisch: Freecooling) lässt sich einfach und unkompliziert in einem Kältemittel-Präzisionsklimagerät vom Schranktyp mit Flüssigkeitskondensator und Trockenkühler realisieren.

Präzisionsklimagerät mit Freecooling – Geräteschema mit zwei Kreisläufen (rot bezeichnet den Flüssigkeitswärmetauscher, blau – den Ethylenglykol enthaltenden)

Es wird ein zweiter Wärmetauscher (Flüssigkeitswärmetauscher) und Ethylenglykol benötigt, das den Kreislauf des Trockenkühlers füllt. Bei Absinken der Umgebungstemperatur auf das berechnete Niveau erfolgt die Kühlung durch den Betrieb des zweiten Kreislaufs – des Wärmetauschers und des Trockenkühlers.

Trotz der Erhöhung der ursprünglichen Investitionen für den Kauf der Zusatzausrüstung wird die Amortisationszeit dieser Aggregate weniger als 2 Jahre betragen, und eine genauere Berechnung kann bei Kenntnis der Höhe der lokalen Tarife durchgeführt werden.

Besonderheiten von Redundanzsystemen

Präzisionsklimageräte sind zur Realisierung der Redundanz der Kühlfunktion mit zusätzlichen Wärmetauschern ausgestattet – Flüssigkeits- und Kältemittelwärmetauschern.

Das grundlegende Funktionsprinzip dieses Systems besteht nicht einfach in einer banalen Duplizierung der Kühlsysteme, sondern in der Anwendung von Kühlsystemen mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien.

Das Redundanzsystem ermöglicht es, die funktionalen Eigenschaften der Klimaanlage wesentlich zu verbessern, sodass sie praktisch in jedem Raum installiert werden kann.

Mit anderen Worten, in einem Gerät werden Aggregate mit verschiedenen Kühlquellen kombiniert.

Die Notwendigkeit der Redundanz und ihr Grad werden durch normative Anforderungen entsprechend der Ausfallsicherheitsklasse des Objekts festgelegt – bestimmt nach TIER.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Im Video – der Wartungsprozess eines Präzisionsklimageräts durch einen Techniker mit schrittweiser Erläuterung aller Funktionsmerkmale dieses Geräts sowie der Pflegeanforderungen:

Ein Präzisionsklimagerät ermöglicht es, Temperatur und Luftfeuchtigkeit in Räumen in einem engen Bereich zu halten. Diese Funktion ist wichtig in Räumen, in denen sich empfindliche Geräte befinden, die auf kleinste Schwankungen der Klimabedingungen reagieren. Aus diesem Grund werden Präzisionsklimageräte in Serverräumen, Rechenzentren und High-Tech-Laboren eingesetzt.

Haben Sie Erfahrung mit dieser Technik, Fragen zur Installation, Auswahl oder Montage von Präzisionsklimageräten? Sind Probleme mit der Funktion von Präzisionsklimageräten aufgetreten, haben Sie Beschwerden gegenüber Herstellern oder Serviceunternehmen? Teilen Sie in diesem Fall unbedingt einen Kommentar unten mit – Sie können sicher sein, dass Ihre Meinung nicht unbeachtet bleibt.