Rotationsenhet för luftkonditioneringar: konstruktion, anslutnings- och inställningsregler för modulen

Ett luftkonditioneringsfel på kontoret leder inte till att personalens arbete upphör, eller hur? Helt annorlunda är det med serverrum, där oavbruten luftkylning är nödvändig. Genom att inkludera en rotationsenhet för luftkonditionering i systemet undviker man även kortvariga överskridanden av temperaturgränsvärdena.

En sådan lösning förhindrar att serverutrustningen går sönder och skapar förutsättningar för stabil utförande av servicetjänster. Vi berättar hur man organiserar en rotationsenhet. Vi förklarar hur man redundanssäkrar luftkonditioneringarna, och vi ger råd om hur man installerar och konfigurerar enheten.

Temperaturvärden i serverrummet

Rotationsenheter har införts i luftkonditioneringssystemen i många laboratorier, datacenter, produktionsverkstäder inom kunskapsintensiva industrier. Det är en oumbärlig komponent i utrustningen för serverrum, vilka finns i nästan varje seriös organisation.

I informationsteknikens tidevarv strävar även nya, växande företag efter att använda egen serverutrustning för bearbetning, lagring och utbyte av data med partners och kunder.

Till temperaturregimen i serverrummet ställs stränga krav, vars uppfyllande endast är möjligt vid närvaro av två eller fler luftkonditioneringar

För serverutrustning avsätts ett separat teknikrum, så kallat serverrum, där driftsförhållandena som anges i den tekniska dokumentationen från tillverkaren måste upprätthållas. I synnerhet är lufttemperaturen en av de viktigaste parametrarna.

Enligt rekommendation från American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) bör temperaturen i serverrum vara inom intervallet 18 °C till 27 °C. De flesta specialiserade företag, till exempel de som tillhandahåller hostingtjänster, tillåter inte lufttemperaturer över 24 °C.

En temperaturhöjning, även under kort tid, kan orsaka fel på serverutrustning, och avhjälpning av olyckan kräver utbyte av dyra komponenter.

Så strikta temperaturramar beror på serverdatorernas driftegenskaper. Lokal överhettning av vissa enheter i servern leder till haveri. I slutändan handlar det om förlust av viktig information, avbrott i produktions-, kommersiella och logistiska processer, och i slutändan förlust av anseende och vinst.

En modern server är utrustad med ett internt värmeavledningssystem. Alla interna komponenter som avger värme under drift kyls. Men det är omöjligt att helt undvika värmeväxling på grund av att chassit inte är helt tätt. Trots kylflänsar och till och med vätskekylning kommer temperaturen inuti chassit att vara nära omgivningstemperaturen.

Följande komponenter är mest känsliga för klimatförhållanden vid drift:

• centralprocessorn;
• hårddisken;
• arbetsminnet.

När temperaturen stiger expanderar materialen som hårddiskens komponenter är tillverkade av. Detta leder till fel på magnetiska skivor, huvuden och positioneringssystem. Problem med hårddisken kan leda till förlust av viktig information.

För lokal kylning av serverprocessorer och arbetsminne används metallkylflänsar, men vid en betydande höjning av omgivande lufttemperatur kan de inte skydda mot överhettning.

I moderna servrar installeras arbetsminnesenheter som är försedda med eget passivt kylsystem (kylflänsar). Men det förändrar inte situationen. Kylflänsar kan rädda RAM-minnet endast vid mycket kortvarig och obetydlig temperaturhöjning. Men vid kraftigare luftuppvärmning är de ineffektiva.

Processorns skyddssystem utlöses automatiskt vid överhettning, vilket leder till att servern stängs av och omöjliggör normal, oavbruten drift. Många mikrochips, särskilt på syd- och nordbryggorna, tål inte heller hög temperatur.

Man ska inte räkna med att om utomhustemperaturen ligger inom ett acceptabelt intervall kan man avstå från luftkylning i serverrummet. Alla värmeavgivnings- och värmetillförselvärden måste beaktas. Serverarnas termiska effekt utgör 80–90 % av den förbrukade elektriska effekten och överstiger ofta 1 kW.

Således kräver användning av dyrbar och viktig utrustning för affärsverksamhet som är känslig för temperaturhöjningar och variationer en korrekt organiserad luftkonditionering, där varje split-system måste fungera oavbrutet.

Syfte och uppbyggnad av rotationsenhet

Att organisera kylsystemet genom att installera inte bara primära utan även reserv- och backupkonditioneringsapparater löser inte problemet i sig.

Samordna alla apparaters arbete så att temperaturen i rummet förblir stabil under alla förhållanden. För detta ändamål används specialiserade komplex, som ofta bara kallas samordnare.

Organisering av ett luftkonditioneringssystem som inkluderar en primär och en reservkonditionering, en styrbox, två utförande boxar och tre temperatursensorer med anslutning av buss för brand- och nödlarm.

Ett standardkomplex inkluderar en styrbox och utförande boxar. Tillsammans utför de följande grundläggande funktioner:

• övervakning av systemets drift;
• växling av konditioneringsaggregat vid fel;
• säkerställande av växelvis funktion;
• jämn fördelning av arbetstimmar.

Ett pålitligt luftkonditioneringssystem för serverrummet består av minst två konditioneringsaggregat: ett primärt och ett reserv. Var och en av dem måste enligt sina tekniska specifikationer kunna upprätthålla nödvändiga temperaturförhållanden i serverrummet.

Vid fel på ett konditioneringsaggregat aktiverar rotationsboxen omedelbart det andra, fungerande aggregatet. Vid denna funktion används temperatursensorer som mäter temperaturen och reagerar på den minsta ökningen. Reservfunktionen hjälper inte bara i nödsituationer utan även vid t.ex. planerat underhåll och reparation av konditioneringsaggregat.

Ett av alternativen för att organisera kylsystemet i serverrummet med en reservbox och strömförsörjning av konditioneringsaggregaten från en separat strömbrytare.

Genomförandet av en sådan lösning gör det möjligt att byta filter, fylla på köldmedium i konditioneringsaggregaten, utföra mer komplexa operationer vid vilken lämplig tidpunkt som helst, samtidigt som man fortsätter att upprätthålla ett optimalt mikroklimat i serverrummet.

Rotationsboxen säkerställer också växelvis funktion av konditioneringsaggregat och split-system och därmed blir deras totala drifttid ungefär lika. Som ett resultat förlängs perioden mellan reparationer och livslängden på kylutrustningen.

Scheman för redundans av luftkonditioneringar

Det är möjligt att implementera olika reservscheman, som villkorligt betecknas som N+1 och 2N, där N är antalet konditioneringsaggregat som utför en liknande funktion i systemet (från engelskans «Need» – «Behov»).

Det enklaste schemat, som innebär användning av endast ett reservaggregat, är N+1. Om rotationssystemet inte är konfigurerat aktiveras reservaggregatet endast i nödsituationer och tar över hela belastningen.

Systemet kan ha flera primära arbetskonditioneringsaggregat och var och en av dem har ett reservaggregat, vilket betecknas som 2N och innebär 100% reserv. Det är uppenbart att ju fler reservaggregat, desto högre feltolerans hos systemet.

Installationsspecifikationer med BURR-1 som exempel

Hur installationen utförs visar vi med ett konkret exempel. I Ryssland är rotations- och reservstyrningsenheter BURR-1 vanligt förekommande, som fungerar tillsammans med specialiserade exekutiva enheter BIS-1. Antalet exekutiva enheter kan variera beroende på det totala antalet luftkonditioneringsapparater i systemet.

Anslutningsschema för BURR-1 och BIS-1 med signalöverföring via infraröd kanal, med möjlighet att samordna 15 luftkonditioneringsapparater.

I BURR-1-satsen ingår förutom själva enheten en temperatursensor. Exekutiva enheter köps in för varje luftkonditioneringsapparat. De levereras med en IR-sond och en dubbelsidig självhäftande dyna för att fästa den. En termisk sensor köps separat.

Observera att koordinatorernas utrustning beror på tillverkaren och ofta innehåller alla nödvändiga termiska sensorer och tillbehör.

Innan installationsarbetet påbörjas ska utrustningen vara strömlös, och andra säkerhetskrav ska följas.

BURR-1 har ett plasthölje som är lämpligt att montera på en speciell metallprofil – en DIN-skena, som placeras på elcentralen, bredvid säkringarna. En DIN-skena med längden 3,5 cm passar för detta ändamål.

BIS-1 installeras ovanför luftkonditioneringsapparaten eller direkt på apparatens hölje med fastsättning på en dubbelsidig självhäftande dyna. I området för ingången till styrjalusierna fästs temperatursensorn. Det är här den kan fånga upp den kalla luftströmmen och avgöra att luftkonditioneringsapparaten är i drift.

Systemet kräver också en gemensam extern termisk sensor, som installeras i en hållare på väggen i serverrummet på lika avstånd från luftkonditioneringsapparaterna. Denna sensor får inte utsättas för extern värmepåverkan, till exempel från värmeelement.

Om det är möjligt att ordna med elledningar kan styrenheten BURR-1 installeras utanför elcentralen, till exempel på en vägg eller till och med i ett angränsande rum.

BURR-1 levereras med ett pass och en detaljerad manual som ger rekommendationer för installation och visar scheman. En av modellens fördelar är att termisk sensor och strömförsörjning kan anslutas utan hänsyn till polaritet.

Sändarsonden installeras så att den är riktad mot luftkonditioneringsapparatens fotodetektor på ett avstånd av högst 10 cm med en tillåten avvikelsevinkel på 45-60 grader.

Räckvidden för stabil radiosignalöverföring är 50 meter. Detta är således det maximala avståndet mellan huvud- och exekutiva enheter. Det är lämpligt att minska det för att minska störningsnivån från extern utrustning.

Följande installationsfunktioner bör framhävas:

• inga kabelledningar;
• möjlighet att utöka systemet;
• genomförande av olika reservscheman.

När du ansluter rotationsenheten för luftkonditioneringarna behöver du inte dra kabel för att överföra styrsignaler, vilket bland annat sparar utrymme i serverrummet. Sammansättningen av luftkonditioneringssystemet är variabel.

Du kan inkludera olika antal luftkonditioneringar med olika effekt. I takt med att företaget utvecklas och ökar utrustningen i serverrummet kan det efter behov lägga till nya luftkonditioneringar i systemet (totalt upp till 15 enheter).

Funktionsprincip för rotationsenhet

Under drift med BURR-1 sänds kommandon via radiosignaler på 433 MHz till ställdonsenheter som slår på och stänger av luftkonditioneringarna med hjälp av infraröda sändare, i enlighet med de inställda parametrarna. Luftkonditioneringarna måste vara utrustade med fotomottagare. De flesta moderna modeller, inklusive hushållsmodeller, uppfyller detta krav.

Ställdonsenheten BIS-1M monteras vanligtvis på väggen omedelbart ovanför luftkonditioneringen, och under drift tar den emot radiosignaler från styrenheten och skickar kommandon för att slå på och stänga av luftkonditioneringen via IR-kanal.

Kontinuerlig övervakning av temperatursensorer utförs. Genom att jämföra insamlade data bestäms status för varje luftkonditionering. Om luftkonditioneringen är påslagen och sensorn som är monterad på dess persienner visar att temperaturförändringen vid utloppet är mindre än 2 °C, aktiveras reservkapacitet och en larmsignal avges.

Hur konfigurationen utförs

Baserat på de av användaren inställda parametrarna för rotationsstyrmodulen slås luftkonditioneringarna på och av. En viss ordningsföljd och förinställda tidsintervall efterföljs.

För att gå in i inställningsmenyn för styrenheten trycker du på ”Enter”. Om inställningarna ändras under drift, kan enheten vid tryck på denna knapp sända kommandon enligt ett tidigare inställt protokoll. I så fall måste du vänta en stund medan du fortsätter att trycka på ”Enter”.

Inställningsmenyerna är grupperade i flera kategorier, inklusive registrering av ställdonsenheter, tids- och temperaturparametrar. Information om systemets drift visas på styrenhetens display. Den presenteras i form av tydligt formulerade fraser och symboler. På displayen kan du se vilken typ av kommando som sänds och dess aktuella status, vilket underlättar inställning och efterföljande drift av BURR-1.

Med hjälp av kontrollpanelen tilldelas varje luftkonditionering ett nummer och dess funktion bestäms. Luftkonditioneringarna grupperas efter funktion: reserv, rotationsdeltagare osv.

Frontpanelen på BURR-1 med LCD-display och kontrollknappar tar liten plats i elskåpet tack vare sina kompakta mått, och är med sin genomtänkta ergonomi bekväm för inställning av parametrar.

Med hjälp av inmatningspanelen ställer man in de högsta tillåtna temperaturvärdena i serverrummet, temperatur för anslutning, frånkoppling, larmutlösning samt tidsparametrar som rör samarbete och rotation.

Arbetsläget för verkställande enheten bestäms av färg och blinkfrekvens hos dioden som sitter längst ner på chassit. Till exempel, när den verkställande enheten är i normalläge och väntar på en kommand från styrenheten blinkar dess lysdiod långsamt med grönt sken.

När ett sådant kommando tas emot tänds ett gult ljus i 1–2 sekunder. Utförandet av ett påslagskommando åtföljs av snabb grön blinkning. Om en avstängning sker tänds lysdioden rött och blinkar också snabbt.

När inställningarna är gjorda och man vill lämna menyn trycker man på knappen «ESC». Om man inte trycker på några knappar på 4 minuter, det vill säga helt inaktiv, sker utträde automatiskt.

Om inga knapptryckningar görs eftersom kommandot spelas in och en IR-signal väntas, sker ingen automatisk utgång. Observera att under vissa operationer kommer ett tryck på «ESC» att leda till att menyn lämnas, varvid ändringar i inställningarna inte sparas.

Oavsett modell är installationsprocessen intuitiv, vilket framgår av fotot på samordningsenheten för luftkonditioneringsaggregat SRK-M3 med angivelse av manöverknappar, sensorer, service- och informationslysdioder.

När enheten är i inställningsläge pausas rotationsstyrningen, men alla tidtagare fungerar och räknar drifttiden för varje grupp av luftkonditioneringsaggregat och rotationstiden.

Inställningsprocessen för rotationsstyrmodulen beskrivs i detalj i den medföljande instruktionen.

Regler för underhåll av utrustning

För att säkerställa normal drift och lång livslängd utförs regelbundet underhåll av styrenheter och verkställande enheter. Var tredje till fjärde månad kontrolleras monteringens tillförlitlighet, anslutningarnas kvalitet och kontakternas funktion. Kopplingsplintar och yttre ytor på kåporna ska rengöras från damm vid behov, och man får inte låta skräp eller främmande föremål komma in på dem.

Urvalsfaktorer och ytterligare funktionalitet

På marknaden finns olika modeller och varianter av rotations- och reservenheter för luftkonditionering, som skiljer sig åt:

• efter egenskaper;
• efter funktionsuppsättning;
• efter monteringssätt;
• efter styrtyp.

Styrsignalen kan överföras inte bara via infraröd kanal som hos BURR-1, utan även via kablar. Utrustningen skiljer sig åt i antalet temperatursensorer. Själva sensorerna kan ha olika noggrannhet, vilket i viss mån påverkar rotationenhetens reaktionshastighet. Man bör också uppmärksamma tidtagarens noggrannhet. Dessa och andra uppgifter ska finnas i den medföljande dokumentationen.

När du väljer en samordnare beaktas kraven på luftkonditioneringssystemet, dess sammansättning och konfiguration. För luftkonditioneringsapparater utan fotomottagare kan du till exempel välja enheter med trådbunden styrning. En viktig faktor är enhetens funktionalitet.

Idag kan du köpa rotationsenheter med ett brett utbud av funktioner. Förutom att utföra sina huvuduppgifter startar dessa enheter automatiskt om luftkonditioneringsapparater som har stannat på grund av strömavbrott. De förhindrar att luftkonditioneringsapparaterna stängs av om någon av misstag ger en sådan kommando från fjärrkontrollen.

En av de enklaste reservenheterna för två luftkonditioneringsapparater, till vänster knappar för registrering och inställning, till höger knappar för växling till arbets- och serviceläge.

När larmkretsar ansluts skickas meddelanden om nödsituationer. Till exempel skickas ett brandmeddelande om temperaturen i serverrummet stiger över ett visst värde (vanligtvis vid 69 °C). Signalen kan skickas till brandlarmcentralen, och det är även möjligt att varna personal via SMS.

Händelser och data från temperatursensorer registreras i icke-flyktiga loggar. Det finns möjlighet till fjärrstyrning via RS485 och Ethernet. Stöd för det industriella kommunikationsprotokollet Modbus tillhandahålls.

När du har bekantat dig med enhetens beskrivning och tekniska specifikationer bör du försäkra dig om att dess funktionalitet är betydelsefull för att göra ett välinformerat och ekonomiskt försvarbart val.

Man måste ta hänsyn till att kylningens kontinuitet inte bara beror på reservenheten utan även på luftkonditioneringsapparaterna själva. I serverrum används precisions-, kanal- och väggmonterade inverterdelade system. Det senare alternativet är mest efterfrågat eftersom sådana apparater är betydligt billigare och tar mindre plats.

Väggmonterade luftkonditioneringsapparater ger tillräcklig kylning av serverrum och kan, till skillnad från precisionsmodeller, användas i lokaler med liten yta.

När du väljer en väggmonterad luftkonditioneringsapparat beaktas kylkapaciteten, som måste motsvara det överskottsvärme som ska neutraliseras.

Luftkonditioneringssystemet måste fungera i serverrummet oavsett årstid. Om den nedre gränsen för luftkonditioneringsapparaternas arbetstemperatur är begränsad till -10 °C, köps lågtemperatursatser till.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Idrifttagning av luftkonditioneringssystemet med samordnare i serverrummet:

Uppackning och översikt av rotationsenheten för två luftkonditioneringsapparater:

För oavbruten, dygnet-runt-kylning av serverrummet och för att undvika utrustningsfel används rotations- och redundansenheter som sätter på och stänger av luftkonditioneringsapparaterna enligt ett givet schema. Om en av luftkonditioneringsapparaterna går sönder eller får otillräcklig kapacitet slås reserven omedelbart på. Genom variabel drift förlängs livslängden på luftkonditioneringsapparaterna.

Lämna gärna kommentarer i rutan nedan. Berätta om dina egna erfarenheter av installation och inställning av en rotationsenhet för luftkonditioneringssystem. Dela användbar information och bilder om ämnet i artikeln, ställ frågor.