Даже на простых домашних компьютерах нередко происходит нагревание системных блоков. А в помещениях, где активно работает несколько серверов, выделяется такое количество тепла, что устройства просто перестают работать из-за перегрева. Чтобы не допустить выхода техники из строя, требуется принять меры и обеспечить охлаждение.
Что такое фрикулинг и когда он нужен
Осуществление самого процесса охлаждения может быть выполнено двумя способами: искусственным и естественным. Фрикулинг предполагает охлаждение внутреннего пространства или определенных объектов путем подачи холодного воздуха снаружи.
В некоторых помещениях специального назначения требуется охлаждение не только в летний период, но и в зимние холода. К таким местам относятся серверные центры. Причина этого заключается в том, что оборудование, используемое в них, работает с выделением тепла в настолько значительном количестве, что температура превышает показатели, допустимые для нормального функционирования компьютерного оборудования. Поэтому в холодный сезон такие помещения требуется не отапливать, а, напротив, охлаждать.
Важно! Сложная дорогостоящая техника нуждается в определенных условиях. Повышенная температура в помещении отрицательно сказывается на работе устройств.
В зимнее время обычные климатические устройства — кондиционеры — используются в ограниченном режиме. Но все же это требует значительных расходов энергии. Решить эту проблему можно именно при помощи фрикулинга — подачи холодного воздуха с улицы в необходимом количестве.
Иначе говоря, применяется естественное охлаждение. Это позволяет значительно снизить затраты энергии на поддержание микроклимата в помещении. Для регионов с холодным климатом фрикулинг является оптимальным решением. Но и основной минус данного метода тоже заключается в его сезонности: он может применяться лишь тогда, когда температура наружного воздуха значительно ниже того показателя, который требуется поддерживать в помещении.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Режим Fan на кондиционере
Как работает фрикулинг
Действие этого метода, как уже говорилось, заключается в использовании холода атмосферного воздуха. Самым примитивным фрикулингом можно назвать открытое окно, через которое из помещения выводится тепло, а внутрь поступает холодный воздух. Подобным образом осуществляется охлаждение и с использованием специализированных агрегатов.
Виды фрикулинга и принципы их работы
Известно несколько разновидностей фрикулинга. Решение о применении наиболее подходящей из них принимается в зависимости от конкретных условий: погоды, особенностей помещения и др.
Чиллер с фрикулингом
Так называются аппараты, оборудованные дополнительными элементами — охладителями носителей холода за счет использования низкой температуры атмосферного воздуха.
Сам принцип работы таков. Холодильный контур чиллера оборудован испарителем. В нем происходит охлаждение, когда температура воздуха снаружи выше, чем заданный показатель для носителя холода.
Это и есть обычная схема работы устройства. Когда же наружный воздух имеет более низкую температуру, чем та, что установлена в хладоносителе, поток направляется в дополнительный обменник тепла вместо испарителя. В нем производится обдув холодным воздухом, за счет чего и происходит охлаждение.
Дополнительный теплообменник расположен в устройстве возле конденсатора. Оба эти элемента обдуваются вентиляторами. Система работы контроллера соответствует особенностям устройства.
По этой технологии можно осуществлять охлаждение с использованием обыкновенного чиллера, а также драйкулера. При этом в теплый период носитель холода следует направлять в чиллер, где будет выполняться охлаждение. В холодное время он должен отправляться в драйкулер.
Этот алгоритм надежен и эффективен. В случае проблем или сбоев в работе чиллера драйкулер будет выполнять функцию охлаждения, и процесс продолжится без перерыва. Но реализовать его сложнее. Потребуется отдельная разработка трубной развязки и прочих элементов.
ВАМ МОЖЕТ БЫТЬ ИНТЕРЕСНО: Какой автомат ставить для кондиционера
Прямой фрикулинг
Это приточно-вытяжной комплекс, имеющий функцию рециркуляции и обладающий значительной мощностью. Такие конструкции оснащаются фильтрационной системой, которая обеспечивает эффективную очистку воздуха в помещениях.
Важно! При использовании прямого фрикулинга воздуха показатель температуры воздуха в помещении не меняется, уровень его остается постоянным. При этом он не зависит от температуры воздуха снаружи.
Такого эффекта позволяет достичь процесс рециркуляции, сила которого зависит от погодных условий. Рециркуляция действует при понижении температуры уличного воздуха, во время сильных морозов она максимальна. Когда же заданный в устройстве показатель температуры сравнивается с таковым наружного воздуха, процесс прекращается.
Регулировка соотношения втягиваемого воздушного потока с рециркулируемым воздухом осуществляется плавно. Для этого используются специальные клапаны, оборудованные электроприводами (плавными или шаговыми).
Воздух снаружи попадает внутрь и проходит по фильтрам. Охладители понижают температуру до требуемого уровня. Затем он отправляется в помещение. Часть воздуха из помещения, нагретого выше допустимого уровня, проходит рециркуляцию, остальной же выводится в атмосферу.
Важно! Прямой фрикулинг не сможет обеспечить температуру воздуха в помещении ниже, чем снаружи. Это необходимо учитывать.
Для бесперебойной всесезонной работы комплекса он оборудуется обычными охладителями, которые выполняют традиционный цикл парокомпрессионного охлаждения. Но все же использование фрикулинга позволяет значительно уменьшить затраты электроэнергии, т. к. применять упомянутые охладители, потребляющие значительное количество электричества, приходится гораздо меньше.
Следовательно, фрикулинг — это расходы на оборудование и установку конструкции, но экономия в процессе использования, которая полностью окупает вложенные средства в течение 4–6 лет. Это в равной степени относится к любому из типов конструкции свободного охлаждения.
Снижение финансовых затрат на оплату расходов энергии — значительная экономия.
Косвенный фрикулинг
Этот процесс представляет собой охлаждение воздуха в помещении за счет низкой температуры воздуха снаружи. Происходит такое действие в теплообменниках, расположенных внутри устройства.
Чтобы теплообменники могли выполнять свои функции, необходимо поддерживать в них разницу показателей температуры между двумя средами, т. е. должно присутствовать два различных тепловых потенциала. Следовательно, процесс косвенного фрикулинга возможен лишь в тех случаях, когда охлажденная подаваемая воздушная масса имеет показатель температуры на несколько градусов выше, чем воздух снаружи.
Продолжительность процесса фрикулинга в данном режиме, очевидно, должна быть ниже, чем при прямом фрикулинге. Но так происходит не всегда.
Причина этого в том, что есть возможность произвести оптимизацию конструкций косвенного фрикулинга. Для этого требуется вставить дополнительную секцию увлажнителя – специального распылителя, который увлажняет воздух. Помимо насыщения водяными парами, в ней также происходит и охлаждение. Это особенно актуально для регионов с жарким и сухим климатом.
Установки косвенного фрикулинга часто содержат ротор, имеющий значительный диаметр. Он обеспечивает медленное вращение и представляет собой воздушный теплообменник. Действие его напоминает функционирование роторного рекуператора.
Также наружный воздух «отдает» свой холод внутреннему. Именно это и есть цель работы всей конструкции. Проходя через адиабатный увлажнитель и фильтры, воздушная масса снаружи охлаждается и увлажняется, а затем подается в теплообменник. Тем временем его лопасти тоже охлаждаются.
Вращение происходит медленно. Через некоторое время лопасти добирается до воздуха из помещения. Он обдувает их, сам при этом охлаждаясь, а после этого вновь подается во внутреннее пространство.
Лопасти, забравшие тепло из воздуха помещения и нагревшиеся от него, снова оказываются на другой стороне и обдуваются уже наружным воздухом, который вновь выбрасывается наружу. Так происходит процесс косвенного фрикулинга.
ИНТЕРЕСНО: Что такое гигростат
Оценка энергосбережения от использования фрикулинга
Для определение эффективности действия конструкции фрикулинга сначала обязательно требуется определить, как долго на протяжении года будет применяться режим свободного охлаждения. Непременно следует брать в расчет погодные условия — климат региона.
Важно! При использовании чиллерной конструкции для обеспечения косвенного фрикулинга температурный показатель воздуха на улице должен быть не более 7°С.
Конечно, это не твердо установленная и неизменная цифра. Здесь нужно учитывать множество факторов: график температуры, особенности конструкции в общем, количество контуров, имеющихся в ней, и др. Но именно 7°С — средний показатель.
Еще нужно отметить, что среднесуточные показатели температуры воздуха не всегда являются надежным критерием. В межсезонье ночью температура воздуха нередко бывает ниже, днем же — значительно выше данной отметки.
Есть специальный интернет-ресурс, где приводится архив погоды в городах и регионах РФ за последние годы (с 1999 г.). Для произведения расчетов можно воспользоваться специальным онлайн-приложением, которое поможет очень точно вычислить особенности погоды и средние показатели температуры воздуха.
Используя показатели погоды и главные параметры функциональности комплекса специального оборудования (мощность в различных режимах и стоимость 1 кВт электроэнергии), можно произвести оценку продолжительности использования свободного охлаждения в определенном регионе и определить экономическую эффективность применения агрегатов для фрикулинга.
Важно! Следует помнить о переменах погодных условий, в особенности в последние годы. Поэтому точно предсказать ее практически невозможно. В связи с этим наиболее верным способом является не расчет среднего показателя, а пессимистическое и оптимистическое прогнозирование.
Первое из них позволит рассчитать минимальный эффект использования системы свободного охлаждения, второе же — максимальный. Для примера: на основе произведенных вычислений по Московской области, если принять 7°С за показатель пороговой температуры, можно утверждать, что самым неэффективным оказался 2010 год. Если же использовать значение 10°С, то хуже других были получены результаты за 2012 г.
Выводы
Традиционное климатическое оборудование расходует значительное количество электроэнергии. В помещениях специального назначения требуется постоянное использование таких агрегатов. Фрикулинг-системы помогут снизить затраты электричества.
Фрикулинг прямого типа действует эффективнее, однако для него требуются специальные меры: воздух, поступающий в помещение снаружи, нуждается в очистке. Косвенный тип уступает прямому по эффективности, однако наружный воздух при этом не попадает внутрь помещения. Поэтому не требуется установка фильтров.
Обычно фрикулинг окупается через 3–4 года. Рассчитывают его на основе показателей температуры воздуха в определенном регионе. Можно использовать средние значения за месяц, но для максимально точных результатов расчета окупаемости фрикулинга рекомендуется использовать пессимистичный и оптимистичный прогнозы.
