Full Text

Скоротечное накопление информации на цифровых носителях, начавшееся с появлением компьютеров, поспособствовало росту количества устройств, обеспечивающих ее хранение и возможность использования в любое время. Любые современные коммуникационные центры оснащены различным электронным оборудованием, составляющим ядро его информационной системы. Исследования, проведенные в коммуникационных центрах, центрах связи, хранилищах средств информации и других помещениях, где расположены компьютерная техника и электронное оборудование, показывают непосредственную связь между ходом производственных процессов, надежностью оборудования, с одной стороны, и качеством воздушной среды в помещениях - с другой [1]. Работа компьютерной техники и электронного оборудования при высокой степени загруженности сопровождается значительным выделением тепла, поэтому обязательным условием его нормального функционирования является постоянное кондиционирование помещения информационных систем [2]. Отсутствие такового приведет к скорому отказу и выходу из строя систем ЭВМ, затраты на восстановление которых могут существенно превысить затраты на приобретение и обслуживание климатического оборудования. Важно отметить, что система кондиционирования воздуха для помещений ЭВМ не должна объединяться с другими системами кондиционирования воздуха [3]. Характеристики климатической техники обычно определяются на стадии проектирования конкретного помещения при выполнении теплового расчета помещения, в котором учитываются суммарная мощность и особенности расположения ЭВМ. При проектировании систем кондиционирования в помещениях информационных систем необходимо учесть параметры (влажность, температуру), которые не всегда учитываются при расчете данных систем [4, 5]. Расчет систем кондиционирования воздуха производится, как правило, из условий поддержания оптимальных параметров микроклимата. Кондиционеры для помещений ЭВМ должны сохранять воздействующие факторы постоянными в приемлемом режиме [6]. Исходя из назначения, кондиционирование серверных помещений должно отвечать ряду требований: это непрерывность работы и независимость от сезона. Первое подразумевает, что кондиционирование помещения информационных систем осуществляется все время, пока работает основное функциональное оборудование хранилища. Практически единственный способ обеспечения этого требования - резервирование. Имеется в виду, что вся климатическая техника помещения имеет по два или более блоков, работающих попеременно. Это делается из расчета, что во время выполнения ремонта или технического обслуживания одного кондиционера, которые рано или поздно потребуются, другой будет продолжать поддерживать заданные условия [7]. В такой схеме равномерно распределяются ресурсы между блоками, они включаются поочередно, что помогает достичь сбалансированности нагрузки. За это отвечает блок автоматики системы кондиционирования, задающий переключение либо интервал в несколько часов в зависимости от производителя и характеристик системы. В зависимости от общей мощности телекоммуникационной системы суммарных тепловыделений рассчитываются тип и мощность климатического оборудования, которое должно обслуживать данное помещение. При этом в помещении необходимо поддерживать определенные значения климатических показателей. Они детально отражены в инструкции по проектированию зданий и помещений для электронно-вычислительных машин СН 512-78. Сюда входят: 1) температура воздуха: она должна быть не более 25 °С (предельное значение), оптимально - от 19 до 23 °С в холодный и переходный периоды и от 20 до 24 °С в теплый; 2) относительная влажность воздуха: она должна быть не более 75 % в холодное время года и не более 65 % (при предельных 25 °С) - в теплое; 3) запыленность: должна быть не более 0,75 мг/м3 при допустимых размерах частиц не более 3 мкм; 4) скорость воздушных потоков: должна быть не более 0,3 м/с в холодное время года и не более 0,5 м/с - в теплое, оптимально - 0,2 м/с; 5) уровень шума: должен быть не более 65 дБ, вибрация в залах ЭВМ не должна превышать по амплитуде 0,1 мм и по частоте 25 Гц [8]; 6) материалы поверхностей стен и пола не должны выделять пыль или накапливать ее (поверхность пола должна обладать также антистатическим свойством). Установлено, что, если относительная влажность воздуха помещения падает до 30 % и ниже, происходит накопление электростатических зарядов, вызывающих нарушения в работе электрических цепей. Температура воздуха также оказывает интенсивное влияние на надежность оборудования и сроки проведения профилактических работ. Существует еще одна проблема - пыль. Она оседает на электронных элементах, вызывая перегрев, сокращение сроков службы оборудования и появление неисправностей, поэтому изготовители компьютерного и телекоммуникационного оборудования и носителей информации устанавливают допуски изменения микроклиматических параметров воздушной среды, которые обеспечивают оптимальные условия работы технических средств. В основном для систем кондиционирования помещений ЭВМ используются ведущие мировые производители, поставляющие до 70 % технологического оборудования АТС: - станция EWSD (производители - Iskratel (Словения), Siemens (Германия)); - AXE-10 (производители - Nicola Tesla (Хорватия), Ericsson AB (Швеция)); - А-1000 S-12 (производитель - Alcatel Bell Telephone (Бельгия)); - DX-200 (производитель - Nokia (Финляндия)); - Linea UT (производитель - Italtel (Италия)). В таблице определены оптимальные и экстремальные параметры воздушной среды, предъявляемые фирмами-поставщиками телекоммуникационного оборудования. Параметры воздушной среды Parameters of the air environment № п/п Параметр Единица измерения EWSD AXE-10 А-1000 DX-200 Linea UT 1 Емкость коммутационной системы Тыс. аб. линий 250 40 100 37 100 2 Напряжение электропитания В 60 47-51 43-72 47-72 54-72 3 Потребляемая мощность Вт/аб. линия 1,7 2 2,2 2 1,3 4 Занимаемая площадь пола М2/10000 аб. линий 50 110 64 40 50 5 Температура оптимальная С 16-25 18-24 18-27 18-24 17-26 6 Температура экстремальная С 5-40 4-35 5-40 4-40 0-45 7 Влажность оптимальная % 40-75 45-65 35-80 40-70 35-68 8 Влажность экстремальная % 10-90 20-80 10-90 10-85 10-90 Формирование требований к климатическому оборудованию на узлах АТС определяется в первую очередь следующими требованиями к технологическому оборудованию: - бесперебойная, круглосуточная, круглогодичная работа системы на протяжении десятилетий; - возможность трансформирования под изменения техпроцесса; - стойкость оборудования к качеству электроснабжения (скачки напряжения); - резервирование основных, наиболее часто выходящих из строя элементов систем; - оперативная поставка запасных частей, по возможности без остановки технологического процесса; - сервисное обслуживание оборудования. Перечисленные требования в той или иной мере определяют комплектность поставляемых систем вентиляции и кондиционирования [9]. По характерным требованиям и, соответственно, особенностям реализации технологические помещения делятся на две группы. Первая группа - это технологические помещения, в которых находится оборудование, требующее регулирования температуры и влажности. Как правило, постоянных рабочих мест персонала в таких помещениях нет. Системы кондиционирования таких технологических помещений должны быть надежными, малообслуживаемыми и пригодными к круглогодичной эксплуатации. Необходимость регулирования влажности определяется требованиями производителей к условиям работы оборудования. Так, диапазон допустимой относительной влажности для телефонных станций DEFINITY - от 20 до 80 %, цифровых АТС пятого поколения - 43-47 %, для станций МТ-10, МТ-20 - от 35 до 80 %, при этом диапазон оптимальных параметров составляет 40-60 %. Для обеспечения технологических параметров помещений первой группы необходимо применять автономные прецизионные кондиционеры технологического назначения. К основным достоинствам технологических кондиционеров можно отнести возможность эксплуатации систем с воздушным охлаждением конденсатора при температуре наружного воздуха от -45 до +50 °С. Это достигается за счет размещения компрессора во внутреннем блоке и применения жидкостного ресивера. Все модели кондиционеров могут управляться дистанционно и могут быть подключены к системе мониторинга, базирующейся на ряде протоколов. В настоящее время оборудование для таких систем выпускает ряд производителей, из них наиболее известны Montair, Uniflair, Stultz, Libert-Hiross. Для технологических помещений второй группы, в которых находится оборудование с менее жесткими требованиями к температурному режиму и где не требуется регулирование влажности, целесообразно применение канальных или шкафных кондиционеров серии Commercial. Анализ рынка свидетельствует о том, что именно это оборудование занимает нишу высококачественных, надежных и относительно недорогих систем, пригодных для технологического кондиционирования. Это оборудование предназначено для интенсивной коммерческой эксплуатации, способно работать на охлаждение при температуре наружного воздуха до -28 °С. Работоспособность при низких температурах обеспечивается за счет дополнительных элементов в комплектации кондиционера - контроллера скорости вращения вентилятора наружного блока и встроенного обогревателя масла в компрессоре. Стоимость таких систем составляет примерно 40-50 % от стоимости оборудования первой группы той же холодопроизводительности. В ряде случаев для повышения надежности системы технологического кондиционирования применяется установка резервного оборудования. В таких системах важны вопросы равномерной выработки ресурса кондиционеров и автоматического включения резервного оборудования при отказе основного [10]. Кондиционеры точного контроля Montair и Uniflair разработаны специально для систем телекоммуникаций, обеспечивают точное поддержание оптимальных рабочих параметров и высочайшую степень надежности вне зависимости от условий наружной среды. В диапазон прецизионных кондиционеров для систем телекоммуникаций входят четыре модели (охлаждение, охлаждение + электроподогрев, охлаждение + контроль влажности, контроль температуры и влажности). Отличительной чертой кондиционеров фирмы Montair является возможность установки вентилятора на необходимую производительность по расходу воздуха и свободному напору, в то время как остальные заводы-изготовители придерживаются унифицированных типоразмеров крыльчаток и электродвигателей (стандартный напор, как правильно, составляет от 30 до 180 Па). Поскольку при увеличении напора вентилятора возникает уровень звуковой мощности, корпус кондиционера выполняется из двойных звукоизолирующих панелей. Модельный ряд данных кондиционеров представлен достаточно широкой линейкой по холодопроизводительности (от 6 до 90 кВт) и имеет два вида исполнения: с подачей воздуха вверх и обратного воздуха вниз, что является одним из достоинств при использовании фальш-полов для транспортировки и воздухораспределения. Кроме того, климатическое оборудование фирмы Montair может быть укомплектовано электрическими воздухонагревателями мощностью от 3 до 24 кВт и парогенераторами производительностью от 1 до 13 кг/ч независимо от типоразмера установки. Имеется также возможность комплектации кондиционера водяным воздухонагревателем с контуром управления теплопроизводительностью. Все прецизионные кондиционеры могут поставляться как с конденсаторами водяного охлаждения, так и с выносными конденсаторами воздушного охлаждения [11, 12]. Все автономные кондиционеры для систем телекоммуникаций оснащены современными микропроцессорными контроллерами, посредством которых осуществляются мониторинг и регулирование рабочих режимов, а также поддержание функциональной безопасности агрегата. В систему управления входят два основных компонента: 1) смонтированная в электрической панели кондиционера плата микропроцессора МР3 с программой управления; 2) терминал пользователя с жидкокристаллическим дисплеем и светодиодами для визуализации и установки параметров функционирования. С помощью одного терминала можно производить обмен данными с микропроцессорами всех агрегатов, входящих в комплексную зону. При этом система управления модифицируется в зависимости от особенности объекта. Для режима естественного охлаждения предусмотрены два варианта алгоритма управления: с фиксированной температурой ввода режима и с варьирующейся в зависимости от действующей тепловой нагрузки. При использовании в одной системе двух кондиционеров можно выполнить их соединение либо посредством электроподключения контроллеров без привлечения внешней системы управления, либо через локальную вычислительную сеть. При этом обеспечиваются следующие функции: - функционирование одного кондиционера, в то время как другой находится в режиме ожидания (резервный агрегат); - запуск резервного кондиционера при возникновении аварийной ситуации с основным агрегатом; - функционирование агрегатов в соответствии с установленной программой таймера; - включение резервного агрегата в случае превышения верхнего порога рабочей температуры как результата избыточной тепловой нагрузки в помещении; - управление режимами функционирования агрегатов (при наличии системы естественного охлаждения) для достижения максимальной энергетической эффективности. Системы технологического кондиционирования второго класса обеспечивают стабильные параметры воздушной среды в выделенном технологическом объеме. Для телекоммуникационного оборудования аналогового принципа действия допустимо косвенное поддержание относительной влажности, что говорит в пользу использования таких кондиционеров: - капитальные затраты на установку кондиционеров второго класса ниже в несколько раз относительно систем первого класса; - имеется возможность для работы на группы помещений и для зонального регулирования параметров; - внутренний блок может быть установлен вертикально либо горизонтально; - имеется возможность для подмешивания наружного воздуха. При проектировании систем кондиционирования воздуха для эксплуатирования их в узлах связи большое значение имеет схема транспортировки и воздухораспределения. Одним из наиболее распространенных способов эффективного воздухораспределения является использование фальш-полов, позволяющих осуществить независимую установку гидравлических, электрических и других сетей с независимым расположением точек подключения и возможностью дальнейшего развития коммуникационной сети. Фальш-полы являются важным звеном при создании оптимальной инфраструктуры в помещениях вычислительных центров, АТС и других помещений с установленным электронным оборудованием. Кроме того, использование фальш-полов для воздухораспределния позволяет подавать воздух непосредственно в стойки телекоммуникационного оборудования, что позволяет экономить на требуемой холодопроизводительности за счет локального поддержания параметров (не требуется охлаждение всего объема помещения) [13]. Характерной чертой многих объектов связи является то, что они находятся в регионах, температура наружного воздуха в которых может достигать -40 °С и ниже. При этом довольно часто технологическое оборудование СКВ должно поддерживать нормируемые параметры воздушной среды, работая в режиме охлаждения. Однако предлагаемое заводами-изготовителями климатическое оборудование зачастую может работать с допустимым давлением конденсации, соответствующим температуре наружного воздуха -20-30 °С. В большей степени это относится к канальным и шкафным кондиционерам второй группы, так как выносные компрессорно-конденсаторные блоки не имеют в стандартной комплектации жидкостных ресиверов и обводных линий на конденсаторе, в то время как в прецизионных кондиционерах предусмотрена установка ресиверов и компрессоры находятся в блоке, устанавливаемом в помещении (в испарительно-вентиляционном агрегате). Разработан ряд мероприятий, дополнительных узлов обвязки выносных конденсаторов и компрессорно-конденсаторных агрегатов, позволяющих добиться устойчивой работы указанного климатического оборудования при достаточно низких температурах наружного воздуха [14]. Подобные мероприятия были осуществлены на ряде ведомственных объектов связи ОАО «ГАЗПРОМ» (АО «ЮГОРСКГАЗТЕЛЕКОМ») и зарекомендовали себя с наилучшей стороны для работы в подобных климатических условиях. Кроме ОАО «ГАЗПРОМ», основными заказчиками в области климатического оборудования для телекоммуникационных систем являются: - Санкт-петербургский телеграф; - АТС ОАО «Электросвязь» в Минске, Новосибирске, Тихвине, Курске; - ОАО «Балтика» (СКВ Северный); - ЛАЭС и др. Таким образом, при проектировании систем кондиционирования в помещениях информационных систем и подборе климатического оборудования необходимо помнить, что оно должно обладать не только привычной для офисных систем функцией поддержания заданной температуры, но и оснащаться системой контроля и регулирования влажности, особыми фильтрами пыли и др. Наилучшим образом с данными задачами справляются прецизионные устройства. Они характеризуются повышенной точностью. К примеру, в случае их использования, отклонения от установленной температуры не превысят 0,5 °С, а влажности - 5 %. Кроме того, они, в отличие от офисных вариантов, изначально рассчитаны на длительную безостановочную работу в течение долгих лет, что является оптимальным решением для применения их в помещениях, телекоммуникационных центрах.

About the authors

A. A Nechaeva

Perm National Research Polytechnic University

Email: alena.nechaeva.93@mail.ru

A. I Burkov

Perm National Research Polytechnic University

Email: ale-burkov1@yandex.ru

G. S Mishneva

Perm National Research Polytechnic University

References

Statistics

Views

Abstract - 159

Refbacks

• There are currently no refbacks.