Безмасляный центробежный чиллер для центра обработки данных
Безмасляный центробежный чиллер для центра обработки данных
Равнение на SMARDT
Канадская фирма SMARDT, в 2018 году приобретенная компанией TICA, является неоспоримым лидером в области производства систем центрального кондиционирования на базе безмасляных центробежных чиллеров с компрессорами на магнитной подушке. Основанная в Монреале в 2005 году, SMARDT стала первой компанией в мире, разработавшей коммерческие образцы и наладившей серийное производство:
- безмасляных чиллеров с компрессорами на магнитной подушке;
- безмасляных чиллеров, работающих на солнечной энергии и использующих новейшие фотогальванические технологии (солнечные коллекторы) для нагрева поступающей ресурсной жидкости и выработки электроэнергии, что позволяет снизить ее потребление из распределительной сети;
- тепловых насосов на магнитной подушке.
Основные приоритеты SMARDT — инновации и повышение энергоэффективности HVAC-оборудования и обслуживаемых им объектов. Как следствие, компания специализируется на изготовлении и поставках только высокоэффективных и надежных энергосберегающих систем центрального кондиционирования. В этом и заключается разница между ней и другими производителями: канадское предприятие всегда уделяет особое внимание безмасляным чиллерам и вкладывает всю свою энергию в разработку инновационных технологий, нацеленных на экономию энергии и сокращение объемов выбросов вредных веществ в окружающую среду.
Ключевые факторы популярности HVAC-оборудования SMARDT:
- надежная и стабильная работа;
- превосходная эффективность при частичной нагрузке;
- самые низкие эксплуатационные затраты в течение всего жизненного цикла системы центрального кондиционирования.
Сегодня производственная база SMARDT Chiller Group Inc. охватывает Канаду (там размещается и штаб-квартира), США, Германию, Австралию, Китай, Бразилию, а ее климатические решения обслуживают Чикагскую товарную биржу, Сиднейский оперный театр, Карнеги-холл в Нью-Йорке и другие знаковые для всего человечества объекты. Чиллеры и тепловые насосы канадской компании установлены в крупных центрах обработки данных (ЦОД), на промышленных предприятиях, выпускающих в том числе продукцию медицинского назначения, в отелях, аэропортах, престижных университетах.
Центры обработки данных как важная сфера применения безмасляных технологий охлаждения
Одной из наиболее интересных сфер применения безмасляных технологий охлаждения являются центры обработки данных, или дата-центры, — специализированные инфраструктурные объекты, в которых размещается серверное и сетевое оборудование, предназначенное для получения, обработки, хранения и распространения информации. Они могут быть как корпоративными, обслуживающими серверы и облачные сервисы какой-либо конкретной компании (дата-центр Bank of China), социальной сети и т.п., так и аутсорсинговыми (ЦОД «Удомля» в Тверской области, Республиканский центр обработки данных beCloud в столице Беларуси Минске, дата-центр АО «Казахтелеком» в Павлодаре), то есть оказывающими услуги всем желающим.
Штаб-квартира и центр обработки данных Bank of China
Появление дата-центров было обусловлено бурным развитием компьютерной техники и особенно Интернета. В конце 90-х — начале 2000-х годов, когда Всемирная паутина была наконец признана не только каналом коммуникации между людьми, находящимися на некотором расстоянии друг от друга, но и мощнейшим инструментом продвижения, бизнесу потребовались системы, способные обеспечить безопасность хранимой информации, предоставлять доступ к ней ограниченному либо широкому кругу лиц, выполнять сложные вычисления, на аппаратном уровне осуществлять подключение абонентов к Глобальной сети.
Один из важнейших показателей работы дата-центра — отказоустойчивость. Она подразумевает под собой прежде всего стабильность подачи электропитания, без которого серверы и иное сетевое оборудование просто не смогут выполнять свои функции, и поддержание температуры и относительной влажности в помещениях ЦОДа на заданном уровне (как известно, мощные компьютеры выделяют огромное количество тепла, а потому без эффективного охлаждения очень быстро выходят из строя).
Организовать эффективное охлаждение множества серверов — задача не из легких. Например, согласно принятым международным стандартам, дата-центры наивысшего класса Tier IV должны иметь инфраструктуру, дублирующую основную и дополнительную инженерные системы, обеспечивающие бесперебойное электроснабжение и непрерывное охлаждение IT-оборудования при любом отказе систем ЦОДа. Более того, температура в машинном зале, в котором находятся стойки с компьютерами, не должна повышаться даже теоретически!
Безмасляный центробежный чиллер с компрессором на магнитной подушке
Наиболее эффективными холодильными установками для центров обработки данных являются безмасляные центробежные чиллеры с компрессорами на магнитной подушке.
Преимущества безмасляных чиллеров
- сверхвысокая энергоэффективность в режиме частичной нагрузки;
- стабильная работа при низкой температуре поступающей ресурсной жидкости;
- повышенная надежность и максимальная вариативность производительности благодаря использованию нескольких компрессоров;
- нет необходимости в смазочном масле;
- низкий уровень звукового давления, отсутствие высокочастотного шума, характерного для винтовых чиллеров;
- высокая износостойкость и долговечность;
- затраты на техническое обслуживание уменьшаются на 50% по сравнению с традиционными чиллерами;
- применение технологии низкого давления SMARDT Lift, снижающей до минимума вероятность возникновения аварийных ситуаций, связанных с давлением в холодильном и гидравлическом контурах.
Эффективность теплопередачи не снижается
Согласно результатам научного проекта № 361, реализованного Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха ASHRAE, и исследования «Влияние смазочного масла на энергоэффективность чиллеров», проводившегося Университетом Цинхуа (КНР) на протяжении трех лет, постоянное накопление смазочных материалов на поверхности теплообменника приводит к изменению структуры молекул последнего и препятствует нормальному процессу теплопередачи. В результате со временем фактическая эффективность теплопередачи (COP) чиллера снижается: после пяти лет эксплуатации — более чем на 10%, после десяти — на 20%, после двенадцати — на 30%.
Безмасляный центробежный чиллер с компрессором на магнитной подушке не нуждается в масле. Как следствие, его проектная энергоэффективность, указанная в заводской табличке и техническом паспорте, не будет снижаться на протяжении всего срока службы, зачастую превышающего 25 лет.
Низкие затраты на техобслуживание
В случае установки данных чиллеров не нужно проверять состояние масла и заменять его. Кроме того, нет необходимости использовать нагреватель картера компрессора и систему очистки масла. Требования к техническому обслуживанию и затраты на него сокращаются вдвое по сравнению с чиллерами, нуждающимися в смазке.
Плавный пуск
Для пуска безмасляного чиллера требуется ток в 2 А (для сравнения: пусковой ток традиционных чиллеров составляет 500—600 А). Это позволяет снизить общую нагрузку на распределительную сеть и уменьшить размеры и мощность резервного генератора, а следовательно, и расходы на его приобретение.
Каждый компрессор на магнитной подушке оснащен набором конденсаторов, предназначенных для накопления заряда и сглаживания пульсаций постоянного тока. В случае кратковременного сбоя в распределительной сети конденсатор подает постоянное напряжение на магнитный подшипник, что дает возможность удержать вал в подвешенном состоянии, и двигатель компрессора запитывается от резервного генератора. Если источник питания не возобновляет свою работу, чиллер плавно отключается. Итоги длительных испытаний свидетельствуют о долговечности агрегатов, в которых внедрена технология плавного пуска.
Оснащение несколькими компрессорами позволяет избавить заказчика от необходимости согласовывать работу малонагруженных чиллеров. В устройство управления каждого компрессора на магнитной подушке встроен частотно-регулируемый привод, состоящий из электродвигателя и частотного преобразователя. Благодаря этому нагрузку на компрессоры можно снизить до 10% или даже до 5%, причем на их КПД это нисколько не повлияет.
Фреон R1234ze и низкий потенциал глобального потепления
Согласно вступившему в силу 1 января 1989 года Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой (The Montreal Protocol on Substances That Deplete the Ozone Layer) (с изменениями и дополнениями), наиболее популярный фреон R134A, используемый в автомобильных кондиционерах, тепловых насосах, винтовых чиллерах, холодильных установках и других устройствах аналогичного назначения, имеет нулевой потенциал разрушения озонового слоя и не включен в перечень хладагентов, от использования которых следует постепенно отказываться.
Тем не менее сегодня заводы SMARDT по всему миру выпускают безмасляные чиллеры серии G, в которые загружается фреон R1234ze — более безопасная с экологической точки зрения альтернатива хладагенту R134A. Как и предшественник, R1234ze является хладагентом среднего давления, имеет примерно одинаковую температуру кипения и более низкое критическое давление. Он совместим с большинством материалов, из которых в настоящее время изготовляются компрессоры, теплообменники и соединительные трубки. Данное вещество характеризуется нулевым потенциалом разрушения озонового слоя, очень низким потенциалом глобального потепления (GWP < 1; ниже, чем у CO2), меньшей воспламеняемостью и токсичностью. По классификации ANSI/ASHRAE фреон относится к классу A2L.
Кроме того, SMARDT разработала и выпускает чиллеры, использующие иные высокоэффективные композитные хладагенты.
Чрезвычайно низкий уровень шума
Поскольку во время эксплуатации между вращающимися металлическими компонентами компрессора нет физического контакта, безмасляный чиллер отличается очень низким уровнем звукового давления и вибраций. Как следствие, нет необходимости принимать дорогостоящие меры, направленные на их снижение. Агрегаты SMARDT работают настолько тихо, что их можно размещать прямо возле офисов. Согласно результатам испытаний по методу AHRI 575-2008, уровень звукового давления на расстоянии 1 м от безмасляного центробежного чиллера с водяным охлаждением составляет всего 77 дБ(А).
Значительная экономия электроэнергии
Интегрированный коэффициент производительности при частичной нагрузке (Integrated Part Load Value, IPLV) (параметр применяется Американским институтом систем отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха AHRI, соответствует европейскому SEER и отражает уровень энергосбережения кондиционеров в условиях реальной эксплуатации в режиме охлаждения в течение всего сезона) центробежных чиллеров SMARDT превышает аналогичный показатель охладителей с винтовыми компрессорами на 32%. Если же принять в расчет расходы на масло и его замену, то окажется, что устройства компании позволяют сэкономить до 50% средств на электроэнергию и техническое обслуживание.
Высокая надежность
Как показывают наблюдения, 80% всех отказов традиционных чиллеров связаны с неудовлетворительным возвратом масла. В силу своей конструкции и использования безмасляных технологий изделия SMARDT избавлены от этого потенциального риска. В том числе поэтому они очень надежны и безопасны в ходе эксплуатации.
Модульный безмасляный чиллер с воздушным охлаждением производительностью 210—1580 кВт
Специально для дата-центров классов Tier III и Tier IV конструкторы SMARDT разработали комбинированные безмасляные чиллеры с воздушным охлаждением. Они занимают меньшую площадь, отличаются очень тихой работой и гораздо более высокой эффективностью по сравнению с аналогичными устройствами той же производительности. Конденсатор каждого чиллера имеет V-образную форму для оптимизации отвода тепла и увеличения площади теплообмена. Пластины теплообменника с двух сторон покрыты гидрофильным полимером, а его края герметизированы. Все эти конструктивные меры предусмотрены в целях защиты конденсатора от коррозии.
Выносной конденсатор с воздушным охлаждением
В некоторых случаях, особенно при установке в ЦОДах Tier IV, используется выносной конденсатор. Для комплектации системы центрального кондиционирования таким устройством следует обратиться к дилерам или непосредственно к представителям компании.
Самый тихий агрегат с воздушным охлаждением
Уровень звукового давления при эксплуатации холодильной установки SMARDT с воздушным охлаждением более чем на 70% ниже, чем у стандартного винтового чиллера. При необходимости работники завода-изготовителя могут оснастить безмасляный агрегат дополнительными звукопоглощающими элементами, благодаря которым уровень шума и вибраций во время работы устройства будет еще ниже.
Безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением производительностью 210—12660 кВт
Наилучшим охладителем ресурсной жидкости для системы центрального кондиционирования, предназначенной для дата-центров класса Tier IV, является выпускаемый SMARDT безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением. Он характеризуется наименьшими эксплуатационными затратами на протяжении всего своего жизненного цикла: для работы агрегата требуется малый пусковой ток, аппарат отличается сверхнизким потреблением энергии, минимальными расходами на техобслуживание и высокой надежностью. К тому же проектирование систем кондиционирования на его базе не вызывает особых затруднений.
Благодаря использованию нескольких центробежных компрессоров, работающих параллельно, производительность чиллера можно варьировать с шагом в 5—10%. На КПД устройства это никак не отражается: он будет по-прежнему высоким. По мере снижения общей производительности водяные насосы, компрессоры и другие компоненты прибора аналогичным образом сократят энергопотребление. При росте выходной мощности чиллера соответственно увеличится и потребление энергии его отдельными элементами.
Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением, выпускаемые SMARDT, легко интегрируются с такими системами управления зданием, как Modbus, BACnet и LonWorks. Связь с приборами осуществляется посредством самых популярных промышленных протоколов, применяемых во всем мире. Как следствие, не возникает никаких проблем даже с подключением к уже функционирующей инфраструктуре, что особенно важно при формировании резервных систем охлаждения в дата-центрах наивысших классов Tier III и Tier IV.
Все чиллеры производятся в строгом соответствии с пожеланиями заказчиков. Индивидуальный подход — основа взаимодействия SMARDT с клиентами. Для каждого ЦОДа специалисты компании подберут единственно верное решение, базирующееся на конкретных исследованиях. Опционально заказчикам могут быть предложены, например, холодильные установки с рекуперацией тепла, системы с естественным охлаждением, чиллеры с увеличенными расширительными емкостями, кожухотрубными теплообменниками из антикоррозионных материалов и др. Инженеры компании могут взять на себя и удаленный мониторинг работы безмасляных чиллеров.
Уже сегодня безмасляный чиллер SMARDT можно купить в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске, Екатеринбурге, Нижнем Новгороде, Смоленске и других крупных городах России и СНГ.
