Rotationsblock für Klimaanlagen: Aufbau, Anschluss- und Konfigurationsregeln des Moduls

Ein Ausfall der Klimaanlage im Büro führt doch nicht zur Arbeitsunterbrechung des Personals, oder? Ganz anders verhält es sich in Serverräumen, wo eine unterbrechungsfreie Kühlung der Luft erforderlich ist. Durch die Integration eines Rotationsblocks für Klimaanlagen in das System wird selbst eine kurzzeitige Überschreitung der Grenztemperaturwerte ausgeschlossen.

Eine solche Lösung verhindert den Ausfall der Serverausrüstung und schafft die Voraussetzungen für die stabile Erfüllung von Serviceaufgaben. Wir erklären Ihnen, wie Sie einen Rotationsblock organisieren. Wir erläutern, wie Klimaanlagen redundant ausgelegt werden, und zeigen Ihnen, wie Sie das Gerät installieren und konfigurieren.

Temperaturwerte der Luft im Serverraum

Rotationsblöcke sind in den Klimaanlagen vieler Labore, Rechenzentren und Produktionshallen in wissensintensiven Industriezweigen integriert. Sie sind ein unverzichtbarer Bestandteil der Ausstattung von Serverräumen, die in fast jeder ernsthaften Organisation vorhanden sind.

Im Zeitalter der Informationstechnologie streben selbst neue, sich entwickelnde Unternehmen danach, eigene Serverausrüstung zur Verarbeitung, Speicherung und zum Austausch von Daten mit Partnern und Kunden zu nutzen.

An das Temperaturregime im Serverraum werden strenge Anforderungen gestellt, deren Erfüllung nur bei Vorhandensein von zwei oder mehr Klimaanlagen möglich ist

Für die Serverausrüstung wird ein separater Technikraum, der sogenannte Serverraum, bereitgestellt, in dem die vom Hersteller in der technischen Dokumentation angegebenen Betriebsbedingungen eingehalten werden müssen. Insbesondere ist die Lufttemperatur einer der wichtigsten Parameter.

Nach der Empfehlung der American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) sollte die Temperatur in Serverräumen zwischen 18 °C und 27 °C liegen. Die meisten spezialisierten Unternehmen, z. B. solche, die Hosting-Dienste anbieten, lassen eine Erhöhung der Lufttemperatur über 24 °C nicht zu.

Selbst eine kurzzeitige Temperaturerhöhung kann zu Störungen der Serverhardware führen, und zur Behebung des Ausfalls ist der Austausch teurer Komponenten erforderlich.

Derart strenge Temperaturgrenzen sind durch die betrieblichen Besonderheiten von Servern bedingt. Eine lokale Überhitzung einzelner Serverkomponenten führt zu deren Ausfall. Letztendlich führt dies zum Verlust wichtiger Daten, zu Störungen in Produktions-, Geschäfts- und Logistikprozessen und folglich zu einem Verlust von Reputation und Gewinn.

Ein moderner Server verfügt über ein internes Wärmeableitungssystem. Alle inneren Komponenten, die während ihres Betriebs Wärme abgeben, werden gekühlt. Aufgrund der nicht vollständigen Dichtheit des Gehäuses lässt sich ein Wärmeaustausch jedoch nicht vollständig vermeiden. Trotz Kühlkörpern und sogar Flüssigkeitskühlung liegt die Temperatur im Gehäuse nahe der Umgebungstemperatur.

Die folgenden Komponenten sind am empfindlichsten gegenüber den klimatischen Betriebsbedingungen:

• der Prozessor;
• die Festplatte;
• der Arbeitsspeicher.

Bei Temperaturerhöhung dehnen sich die Materialien aus, aus denen die Festplattenkomponenten bestehen. Dies führt zum Ausfall der Magnetplatten, der Köpfe und des Positionierungssystems. Probleme mit der Festplatte können zum Verlust wichtiger Daten führen.

Zur lokalen Kühlung von Server-Prozessoren und Arbeitsspeicher werden Metallkühlkörper verwendet. Bei einem deutlichen Anstieg der Umgebungslufttemperatur können sie jedoch keinen ausreichenden Schutz vor Überhitzung bieten.

In modernen Servern werden Arbeitsspeicher mit eigener passiver Kühlung (Kühlkörpern) verbaut. Das ändert jedoch nichts an der Situation. Die Kühlkörper können den Arbeitsspeicher nur bei einer sehr kurzzeitigen und geringfügigen Temperaturerhöhung schützen. Bei einer stärkeren Erwärmung der Luft sind sie unwirksam.

Das Schutzsystem des Prozessors spricht automatisch auf Überhitzung an, was zur Abschaltung des Servers führt und einen normalen, unterbrechungsfreien Betrieb unmöglich macht. Auch viele Mikrochips, insbesondere auf der South Bridge und North Bridge, vertragen hohe Temperaturen nicht.

Man sollte nicht davon ausgehen, dass auf die Luftkühlung im Serverraum verzichtet werden kann, wenn die Außentemperatur in einem akzeptablen Bereich liegt. Alle Wärmeabgabe- und Wärmeeintragswerte müssen berücksichtigt werden. So beträgt die thermische Leistung von Servern 80-90 % der aufgenommenen elektrischen Leistung und übersteigt oft 1 kW.

Die Verwendung teurer und für die Lösung geschäftlicher Aufgaben wichtiger Geräte, die empfindlich auf Temperaturerhöhungen und -schwankungen reagieren, erfordert eine richtig organisierte Klimatisierung, bei der jedes Split-System unterbrechungsfrei arbeiten muss.

Zweck und Aufbau des Rotationsblocks

Die Organisation des Kühlsystems durch Installation nicht nur der primären, sondern auch von Ersatz- und Reserve-Klimageräten allein verbessert die Situation nicht.

Es ist notwendig, die Arbeit aller Geräte so abzustimmen, dass die Raumtemperatur unter allen Bedingungen stabil bleibt. Zu diesem Zweck werden spezialisierte Komplexe eingesetzt, die oft einfach als Koordinatoren bezeichnet werden.

Organisation einer Klimatisierungsanlage, bestehend aus einem Haupt- und einem Reserveklimagerät, einer Steuereinheit, zwei Ausführungseinheiten und drei Temperatursensoren mit Busanschluss für Brand- und Notfallmeldungen.

Ein Standardkomplex umfasst eine Steuereinheit und Ausführungseinheiten. Gemeinsam erfüllen sie die folgenden grundlegenden Funktionen:

• Überwachung des Systembetriebs;
• Umschaltung der Klimageräte bei Störungen;
• Sicherstellung des abwechselnden Betriebs;
• gleichmäßige Verteilung der Betriebsstunden.

Eine zuverlässige Klimatisierungsanlage für den Serverraum besteht aus mindestens zwei Klimageräten: einem Haupt- und einem Reservegerät. Jedes von ihnen muss gemäß seinen technischen Spezifikationen in der Lage sein, die erforderlichen Temperaturbedingungen im Serverraum aufrechtzuerhalten.

Bei einem Ausfall eines Klimageräts schaltet die Rotationseinheit schnell das zweite, funktionsfähige Gerät ein. Bei dieser Funktion kommen Temperatursensoren zum Einsatz, die die Temperatur messen und auf deren geringsten Anstieg reagieren. Die Reservefunktion hilft nicht nur in Notfällen, sondern auch bei planmäßiger Wartung und Reparatur der Klimageräte.

Eine der Optionen für die Organisation des Kühlsystems im Serverraum mit einem Reserveblock und der Stromversorgung der Klimageräte über einen separaten Schutzschalter.

Die Umsetzung einer solchen Lösung ermöglicht es, die Filter zu wechseln, die Klimageräte mit Kältemittel zu befüllen und anspruchsvollere Arbeiten zu jedem geeigneten Zeitpunkt durchzuführen, während gleichzeitig das optimale Mikroklima im Serverraum aufrechterhalten wird.

Der Rotationsblock gewährleistet außerdem den abwechselnden Betrieb von Klimaanlagen und Split-Systemen, sodass deren Gesamtbetriebszeit etwa gleich ist. Dadurch verlängern sich die Überholungsintervalle und die Nutzungsdauer der Kühlgeräte.

Redundanzschemata für Klimaanlagen

Es können verschiedene Reserveschemata realisiert werden, die üblicherweise als N+1 und 2N bezeichnet werden, wobei N die Anzahl der Klimageräte ist, die eine ähnliche Funktion im System erfüllen (vom Englischen «Need» – «Notwendigkeit»).

Das einfachste Schema, das die Verwendung nur eines Reserveklimageräts vorsieht, ist N+1. Wenn kein Rotationssystem konfiguriert ist, wird das Reserveklimagerät nur im Notfall eingeschaltet und übernimmt die gesamte Last.

Im System kann es mehrere primäre Arbeitsklimageräte geben, und jedes von ihnen hat ein Reserveklimagerät, was als 2N bezeichnet wird und eine 100%ige Reservehaltung bedeutet. Es versteht sich, dass je mehr Reserveklimageräte vorhanden sind, desto höher ist die Ausfallsicherheit des Systems.

Besonderheiten der Montage am Beispiel BURR-1

Wie die Montage durchgeführt wird, zeigen wir an einem konkreten Beispiel. In Russland sind die Rotations- und Redundanzsteuergeräte BURR-1 weit verbreitet, die zusammen mit den speziellen Aktorblöcken BIS-1 arbeiten. Die Anzahl der Aktorblöcke kann je nach Gesamtzahl der Klimaanlagen im System variieren.

Anschlussplan von BURR-1 und BIS-1 mit Signalübertragung über Infrarotkanal, mit der Möglichkeit der Koordination von 15 Klimaanlagen

Zum Lieferumfang des BURR-1 gehört neben dem Gerät selbst ein Temperatursensor. Die Aktorblöcke werden für jede Klimaanlage erworben. Sie werden mit einem IR-Sensor und einer doppelseitigen selbstklebenden Unterlage zur Befestigung geliefert. Der Temperatursensor wird separat erworben.

Wir weisen darauf hin, dass der Lieferumfang der Koordinatoren vom Hersteller abhängt und oft den gesamten erforderlichen Satz an Temperatursensoren und Zubehör umfasst.

Vor Beginn der Montagearbeiten wird die Anlage spannungsfrei geschaltet, und es sind die weiteren Sicherheitsvorschriften zu beachten.

Der BURR-1 hat ein Kunststoffgehäuse, das sich gut für die Montage auf einem speziellen Metallprofil – einer Hutschiene – eignet, die im Schaltschrank neben den Schutzschaltern angebracht wird. Hierfür eignet sich eine Hutschiene mit einer Länge von 3,5 cm.

Der BIS-1 wird über der Klimaanlage oder direkt auf dem Gehäuse der Klimaanlage mit einer doppelseitigen selbstklebenden Unterlage befestigt. Im Bereich des Lufteinlasses der Jalousien wird der Temperatursensor angebracht. Genau hier kann er den Kaltluftstrom erfassen und feststellen, dass die Klimaanlage in Betrieb ist.

Außerdem ist im System ein gemeinsamer externer Temperatursensor erforderlich, der in einer Halterung an der Wand im Serverraum in gleichem Abstand zu den Klimaanlagen installiert wird. Auf diesen Sensor darf keine fremde Wärmeeinwirkung, z. B. von Heizkörpern, einwirken.

Wenn die Möglichkeit besteht, die Verkabelung zu organisieren, kann das Steuergerät BURR-1 außerhalb des Schaltschranks installiert werden, z. B. an der Wand oder sogar in einem benachbarten Raum.

Dem BURR-1 liegen ein Datenblatt und eine ausführliche Anleitung bei, in der Montageempfehlungen gegeben und Schaltpläne aufgeführt sind. Einer der Vorteile des Modells ist der Anschluss des Temperatursensors und der Stromversorgung ohne Beachtung der Polarität.

Der IR-Sender wird so installiert, dass er auf den Fotoempfänger der Klimaanlage gerichtet ist, mit einem Abstand von nicht mehr als 10 cm und einem zulässigen Abweichungswinkel von 45-60 Grad.

Die Reichweite des stabilen Funksignals beträgt 50 Meter. Dies ist der maximale Abstand zwischen dem Haupt- und dem Aktorblock. Es ist wünschenswert, diesen Abstand zu verringern, um den Störpegel durch Fremdgeräte zu reduzieren.

Folgende Besonderheiten der Montage sind hervorzuheben:

• keine Kabelverbindungen;
• Möglichkeit der Systemerweiterung;
• Realisierung verschiedener Redundanzschemata.

Beim Anschluss des Klimaanlagen-Rotationsmoduls muss kein Kabel für die Übertragung von Steuersignalen verlegt werden, was unter anderem Platz im Serverraum spart. Die Zusammensetzung der Klimaanlage ist variabel.

Darin können unterschiedlich viele Klimageräte mit unterschiedlicher Leistung integriert werden. Während sich das Unternehmen weiterentwickelt und die Ausstattung des Serverraums erweitert, kann es nach Bedarf neue Klimageräte (insgesamt bis zu 15 Geräte) in das System aufnehmen.

Funktionsprinzip des Rotationsblocks

Bei der Arbeit mit BURR-1 werden über Funkfrequenzen von 433 MHz Befehle an die Ausführungseinheiten gesendet, die die Klimageräte mittels Infrarotstrahlern gemäß den eingestellten Parametern ein- und ausschalten. Die Klimageräte müssen mit Fotodetektoren ausgestattet sein. Dieser Anforderung entsprechen die meisten modernen Modelle, auch Haushaltsgeräte.

Die Ausführungseinheit BIS-1M wird in der Regel an der Wand direkt über dem Klimagerät montiert, empfängt im Betrieb Funksignale vom Steuergerät und überträgt die Befehle zum Ein- und Ausschalten des Klimageräts über den IR-Kanal.

Die Temperatursensoren werden kontinuierlich überwacht. Durch den Vergleich der erfassten Daten wird der Zustand jedes Klimageräts ermittelt. Wenn das Klimagerät eingeschaltet ist und der an seinen Lamellen montierte Sensor eine Temperaturänderung von weniger als 2 °C am Auslass anzeigt, werden die Reservekapazitäten aktiviert und ein Alarmsignal ausgegeben.

Wie die Konfiguration durchgeführt wird

Basierend auf den vom Benutzer festgelegten Einstellungen des Rotationssteuermoduls werden die Klimageräte ein- und ausgeschaltet. Dabei wird eine bestimmte Reihenfolge und vorgegebene Zeitintervalle eingehalten.

Um in das Einstellungsmenü des Steuergeräts zu gelangen, drücken Sie die Taste „Enter“. Wenn die Einstellungen während des Betriebs geändert werden, kann das Gerät beim Drücken dieser Taste weiterhin Befehle gemäß dem zuvor festgelegten Protokoll senden. In diesem Fall müssen Sie etwas warten und dabei weiterhin die Taste „Enter“ drücken.

Die Menüpunkte der Einstellungen sind in mehrere Gruppen unterteilt, darunter die Registrierung der Ausführungseinheiten, Zeit- und Temperaturparameter. Informationen zum Systembetrieb werden auf dem Display des Steuergeräts angezeigt. Sie werden in Form von klar formulierten Sätzen und Symbolen dargestellt. Auf dem Display können Sie den Typ des gesendeten Befehls und dessen aktuellen Status sehen, was die Einrichtung und den späteren Betrieb des BURR-1 erleichtert.

Mit Hilfe des Bedienfelds wird jedem Klimagerät eine Nummer zugewiesen und seine Funktion festgelegt. Die Klimageräte werden je nach Funktion gruppiert: Reserve, Rotationsteilnehmer usw.

Das Frontpanel des BURR-1 mit LCD-Display und Bedientasten nimmt aufgrund seiner kompakten Größe wenig Platz im Elektroschrank ein und ist dank der durchdachten Ergonomie für die Einstellung der Parameter geeignet.

Mit der Dateneingabefläche werden die zulässigen Höchstwerte der Temperatur im Serverraum, die Einschalt-, Ausschalt- und Alarmauslösetemperatur sowie die Zeitparameter für den gemeinsamen Betrieb und die Rotation eingestellt.

Die Betriebsart des Aktuators wird anhand der Farb- und Blinkfrequenzänderung der im unteren Gehäusebereich befindlichen Diode bestimmt. Wenn sich der Aktuator beispielsweise im Normalmodus befindet und auf einen Befehl vom Steuergerät wartet, blinkt seine LED langsam grün.

Bei Eingang eines solchen Befehls leuchtet die Diode 1-2 Sekunden lang gelb auf. Die Ausführung des Einschaltbefehls wird von häufigem grünem Blinken begleitet. Wenn eine Ausschaltung erfolgt, leuchtet die LED rot auf und blinkt ebenfalls häufig.

Nachdem Sie die Einstellungen vorgenommen haben und das Menü verlassen möchten, drücken Sie die Taste „ESC“. Wenn Sie 4 Minuten lang keine Taste drücken, also völlig untätig bleiben, wird der Ausgang automatisch ausgeführt.

Wenn keine Tasten gedrückt werden, weil ein Befehl aufgezeichnet wird und ein IR-Signal erwartet wird, erfolgt kein automatischer Ausgang. Beachten Sie, dass bei der Durchführung einiger Vorgänge das Drücken von „ESC“ zum Verlassen des Menüs führt, wobei die vorgenommenen Einstellungen nicht gespeichert werden.

Unabhängig vom Modell ist der Einrichtungsprozess intuitiv, wie auf dem Foto des Klimaanlagen-Koordinators SRK-M3 mit Angabe der Bedientasten, Sensoren, Service- und Informations-LEDs zu sehen ist.

Wenn sich das Gerät im Einstellmodus befindet, wird die Rotationssteuerung angehalten, obwohl alle Timer laufen und die Betriebszeit jeder Klimaanlagengruppe sowie die Rotationszeit messen.

Der Einrichtungsprozess des Rotationssteuermoduls ist in der beiliegenden Anleitung ausführlich beschrieben.

Pflegehinweise für die Ausrüstung

Um einen normalen Betrieb und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, führen Sie regelmäßig Wartungsarbeiten an den Steuer- und Aktuatoreinheiten durch. Alle 3-4 Monate werden die Zuverlässigkeit der Befestigung, die Qualität der Verbindungen und die Funktionsfähigkeit der Anschlüsse überprüft. Klemmenblöcke und äußere Gehäuseoberflächen müssen bei Verschmutzung von Staub gereinigt werden, wobei darauf zu achten ist, dass kein Schmutz und Fremdkörper darauf gelangen.

Auswahlfaktoren und zusätzliche Funktionen

Auf dem Markt sind verschiedene Modelle und Modifikationen von Rotations- und Reserveblöcken für Klimaanlagen erhältlich, die sich voneinander unterscheiden:

• nach Eigenschaften;
• nach Funktionsumfang;
• nach Montageart;
• nach Steuerungsart.

Das Steuersignal kann nicht nur über den Infrarotkanal wie beim BURR-1, sondern auch über Kabel übertragen werden. Die Ausstattung unterscheidet sich in der Anzahl der Temperatursensoren. Die Sensoren selbst können mit einer gewissen Toleranz arbeiten, was die Reaktionsgeschwindigkeit des Rotationsblocks in gewissem Maße beeinflusst. Auch die Toleranz des Timers wird beachtet. Diese und andere Daten sollten in der Begleitdokumentation angegeben sein.

Bei der Auswahl des Koordinators sind die Anforderungen an die Klimaanlage, deren Zusammensetzung und Konfiguration zu berücksichtigen. So können Sie für Klimaanlagen ohne Fotoempfänger Geräte mit kabelgebundener Steuerung wählen. Ein wichtiges Kriterium ist die Funktionalität des Geräts.

Heute können Sie Rotationsblöcke mit einem breiten Funktionsumfang erwerben. Neben der Erfüllung ihrer Hauptaufgaben starten diese Geräte automatisch Klimaanlagen neu, deren Betrieb aufgrund eines Stromausfalls unterbrochen wurde. Sie verhindern auch das Abschalten der Klimaanlagen, falls eine Person versehentlich einen solchen Befehl von der Fernbedienung gibt.

Einer der einfachsten Redundanzblöcke für zwei Klimaanlagen, links befinden sich Tasten für die Registrierung und Einstellung, rechts Tasten zum Umschalten in den Betriebs- und Servicemodus.

Beim Anschluss der Alarmmeldeschleifen werden Meldungen über Notfallsituationen übertragen. Zum Beispiel wird eine Brandmeldung gesendet, wenn die Temperatur im Serverraum einen bestimmten Wert überschreitet (normalerweise bei 69 °C). Das Signal kann an die Brandmeldezentrale weitergeleitet werden, ebenso ist eine Benachrichtigung des Personals per SMS möglich.

Ereignisse und Daten von Temperatursensoren werden in nichtflüchtigen Protokollen aufgezeichnet. Es besteht die Möglichkeit der Fernsteuerung über die Schnittstellen RS485 und Ethernet. Der industrielle Kommunikationsstandard Modbus wird unterstützt.

Nachdem Sie sich mit der Beschreibung und den technischen Daten des Geräts vertraut gemacht haben, sollten Sie sich von der Bedeutung seiner Funktionalität überzeugen, um eine fundierte und wirtschaftlich sinnvolle Wahl zu treffen.

Es ist zu beachten, dass die unterbrechungsfreie Kühlung nicht nur vom Redundanzblock, sondern auch von den Klimageräten selbst abhängt. In Serverräumen werden Präzisions-, Kanal- und Wand-Inverter-Split-Systeme eingesetzt. Die letztere Variante ist am gefragtesten, da solche Geräte deutlich günstiger sind und weniger Platz benötigen.

Wandklimaanlagen sorgen für eine angemessene Kühlung von Serverräumen und können, im Gegensatz zu Präzisionsmodellen, auch in Räumen mit kleiner Grundfläche eingesetzt werden.

Bei der Auswahl einer Wandklimaanlage achten Sie auf die Kälteleistung, die den zu neutralisierenden Wärmeüberschüssen entsprechen muss.

Die Klimaanlage muss im Serverraum unabhängig von der Jahreszeit funktionieren. Wenn die untere Betriebstemperaturgrenze der Klimaanlagen auf -10 °C begrenzt ist, werden zusätzlich Niedertemperatur-Kits erworben.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Inbetriebnahme des Klimaanlagensystems mit dem Koordinator im Serverraum:

Auspacken und Überblick über den Rotationsblock für zwei Klimaanlagen:

Für eine unterbrechungsfreie, rund um die Uhr Kühlung des Serverraums und zur Vermeidung von Geräteausfällen werden Rotations- und Redundanzeinheiten eingesetzt, die die Klimaanlagen nach einem vorgegebenen Algorithmus ein- und ausschalten. Bei Ausfall oder Leistungsmangel einer Klimaanlage wird sofort die Reserve eingeschaltet. Durch den wechselnden Betrieb verlängert sich die Lebensdauer der Klimaanlagen.

Hinterlassen Sie bitte Kommentare im untenstehenden Block. Erzählen Sie von Ihren eigenen Erfahrungen bei der Installation und Einrichtung der Rotationseinheit für das Klimasystem. Teilen Sie nützliche Informationen und Fotos zum Thema des Artikels und stellen Sie Fragen.