§ 28. Организация отопления и вентиляции

Для отопления помещений ВЦ используются во­дяные, воздушные и панельно-лучистые системы центрального отопления.

В водяных системах отопления нагретая вода подается в нагревательные приборы с помощью насосов и элеваторов от собственной котельной, районной котельной или ТЭЦ. В нагрева­тельных приборах она отдает часть своей теплоты в помещении и снова возвращается в котельную или ТЭЦ. При этом температура поверхности нагревательных приборов не превышает 80—95 °С. В целом система центрального водяного отопления гигиенична, надежна в эксплуатации и обеспечивает возможность регулирования температуры в широких пределах.

75

Для воздушного отопления в ВЦ используются небольшие кондиционеры, предназначенные для подачи свежего наружного воздуха, которые при их применении для отопления переключа­ются на рециркуляцию воздуха. Достоинствами этих систем являются отсутствие большого количества нагревательных приборов, быстрое повышение температуры воздуха в помещении и повышенная безопасность.

В системах панельно-лучистого отопления нагревательные приборы и трубопроводы скрыты в панелях стен и междуэтажных перекрытий, в качестве теплоносителя используется пар и вода. При этом греющий потолок излучает 80%, пол — до 50%, а вертикальные панели стен — до 55 % полной теплоотдачи панелей. Эти системы отопления наиболее гигиеничны и не нарушают архитектурной отделки помещений. Однако они требуют значительных капитальных затрат и для них характерен замедленный темп регулирования температуры из-за тепловой инерции панелей.

В помещениях с избытком теплоты (машинные залы и т. п.) необходимо предусматривать возможность регулирования нагре­вательных приборов вплоть до отключения при помощи автоматики. При водяном отоплении регулирующие устройства рекомендуется устанавливать вне машинного зала ВЦ.

Нагревательные поверхности отопительных приборов должны быть достаточно ровными и гладкими, чтобы на них не задерживалась пыль, и можно было легко очищать их от загрязнения. Поэтому в машинных залах ВЦ и помещениях для хранения носителей информации рекомендуется устанавливать только регистры из гладких труб или панелей лучистого отопления. Радиаторы должны устанавливаться в нишах, прикрытых деревянными решетками, гармонирующими с общим оформлением помещения. Применение таких решеток способству­ет также повышению электробезопасности в помещениях. При этом температура на поверхности нагревательных прибо­ров не должна превышать 95 °С, чтобы исключить пригорание пыли.

Дежурное отопление включается в машинных залах ВЦ ночью, в выходные и праздничные дни и когда ЭВМ не работают. Оно должно поддерживать в зале температуру воздуха в пределах 15—16°С.

Для обеспечения требуемых микроклиматических параметров воздушной среды в машинном зале применяют вентиляцию. В ВЦ применяется общеобменная искусственная вентиляция в сочета­нии с местной как искусственной, так и естественной. Общеобменная вентиляция используется для обеспечения в помещениях ВЦ соответствующих микроклиматических пара­метров; местная — для охлаждения собственно ЭВМ и вспомога­тельных устройств (автономная вытяжная вентиляция).

76

Современные ЭВМ конструируют в стандартных стойках, имеющих рамы и панели для размещения плат, на которых закреплены логические и другие элементы ЭВМ. Вентиляция стоек ЭВМ обеспечивается небольшими вентиляторами, встроен­ными в стойки и рамы. Применяют два способа подачи охлаждающего воздуха в стойки ЭВМ: воздух подается из машинного зала ЭВМ; воздух подводится к нижней части технических устройств через отверстия в технологическом полу и воздуховоды.

Расположение вентиляторов в стойках ЭВМ выбирают исходя из конструктивных соображений. В случае большого сопротивле­ния рамы и ее негерметичности при расположении вентиляторов внизу рамы нагнетаемый в нее воздух, находясь под избыточным давлением, выходит через неплотности рамы наружу и тем самым не обеспечивает требуемое охлаждение вер .их зон конструкции. Для предотвращения этого необходимо обеспечить герметичность рамы или подбирать производительность вентиляторов с запасом, что не всегда целесообразно. В таких случаях располагать вентилятор вверху более эффективно (рис. 2, а).

Расположение вентилятора внизу (рис. 2, б) применяется для конструкций с малым аэродинамическим сопротивлением (до 50—60 Па) и при малой удельной тепловой мощности. При больших тепловыделениях и большом аэродинамическом сопро­тивлении рамы специально устанавливают вентиляторы вверху и внизу стойки, чтобы обеспечить требуемый тепловой режим.

Для облегчения работы вентиляторов и снижения темпера­турного перепада воздуха, входящего и выходящего из рамы, применяется дополнительный поддув от центральной или местной УКВ.

К достоинствам воздушного охлаждения при помощи встро­енных в стойки вентиляторов можно отнести следующие: гиб­кость в перепланировке машин­ного зала в случае замены ЭВМ или добавления новых ус­тройств ЭВМ; отсутствие сети воздуховодов или подпольного пространства для подачи ох­лажденного воздуха в стойки. Это позволяет устанавливать

Рис. 2. Варианты принудительной вен­тиляции стоек ЭВМ: а — с верхним расположением вентилятора; 6 — с нижним расположением вентилятора; /— вентилятор; 2— печатная плата

77

ЭВМ в действующих зданиях, приспосабливаемых под ВЦ.

Недостатками такой схемы охлаждения стоек ЭВМ являются: большой расход кондиционированного воздуха; увеличение загрязнения устройств ЭВМ вследствие того, что воздух засасывается у пола; снижение надежности работы ЭВМ из-за вибрации стоек при работе вентиляторов и большое количество встроенных в ЭВМ вентиляторов.

Охлажденный воздух от УКВ в стойки ЭВМ может подаваться по воздуховодам или из пространства под технологическим полом, которое используется в качестве приточной вентиляционной камеры статического давления. Такой способ воздушного охлаждения применяется для стоек ЭВМ с большими тепловыделе­ниями или в тех случаях, когда необходимо обеспечить повышенную надежность ЭВМ. Достоинства этой схемы: уменьше­ние расхода охлажденного воздуха вследствие увеличения перепада температур в стойках ЭВМ; возможность регулирования температурно-влажностных параметров воздуха в машинном зале и на входе в стойки ЭВМ.

Эффективность охлаждения ЭВМ и создание благоприятного микроклимата в машинном зале существенно зависят от способа распределения и подачи приточного воздуха и способа удаления нагретого воздуха, т. е. от принятой схемы вентиляции. При проектировании организации воздухораспределения необходимо предусмотреть обеспечение допустимых температурно-влажно­стных параметров и допустимой скорости воздуха на рабочих местах операторов, обслуживающих ЭВМ.

Организация вентиляции в машинных залах ВЦ является сложной задачей в связи с большими тепловыделениями (до 310 Вт/м² и более), большими кратностями воздухообменов в час (30—90) и сложным распространением конвективных и струйных потоков в объеме машинного зала. При организации воздухо­обмена стремятся к тому, чтобы приточный воздух кратчайшим путем поступал в стойки ЭВМ, а нагретый удалялся через вытяжные отверстия также по возможно кратчайшему пути.

При выборе схемы циркуляции воздушных потоков главное внимание уделяется устройству приточных систем. Это объясня­ется тем, что приточные струи обладают значительной дальнобойностью, тогда как всасывающие факелы у вытяжных отверстий малоинтенсивны и быстро затухают.

Вытяжка нагретого воздуха из машинного зала может обеспечиваться из верхнего (у потолка) или из нижнего (у пола) уровня или одновременно из верхнего и нижнего уровней. Чаще всего вытяжные отверстия располагаются у потолка. Для удаления воздуха используют надпотолочное или подпольное пространство и вытяжные воздуховоды. Использование подполь-

78

Рис. 3. Схемы распределения возду­ха в машинных залах ВЦ: а — «верху — вверх»; б — «сверху — вниз»; в — «снизу — вверх»; К — конди­ционер

ного и надпотолочного про­странства для распределе­ния приточного и вытяжного воздуха получило широкое распространение. Применя­ют следующие схемы распре­деления охлажденного воз­духа в машинном зале: «сверху — вверх», «сверху — вниз», «снизу—вверх» (рис. 3) и комбинированные. Рас­смотрим эти схемы.

По схеме «сверху — вверх» охлаждение устройств ЭВМ осуществляется возду­хом, засасываемым вентиля­торами, встроенными в стойки ЭВМ, из машинного зала; нагретый воздух удаляется из машинного зала (рис. 3, а). Схема распреде­ления воздуха «сверху — вверх» проста, но малоэффективна, так как в стойки ЭВМ воздух засасывается после того, как он пройдет от потолка до иола и нагреется. Схема применяется при удельных тепловыделениях до 350—400 Вт/м² и при отсутствии необходимо­сти в централизованной подаче воздуха в устройства ЭВМ. При использовании этой схемы при удельных тепловыделениях более 350—400 Вт/м² возможно появление сквозняков в машинном зале, вызывающих простудные заболевания у обслуживающего персонала. Приток и вытяжка воздуха по схеме «сверху — вверх» применяется преимущественно в тех случаях, когда отсутствует возможность создания подпольного пространства для распределе­ния воздуха.

При использовании схемы «сверху — вниз» (рис. 3, б) воздух поступает в помещение машинного зала через перфорированный подвесной потолок, смешивается в верхней части помещения с теплым воздухом, удаляемым из стоек ЭВМ встроенными вентиляторами, проходит вниз и отсасывается через вентиляци­онные решетки. Схема «сверху — вниз» способствует быстрейше­му удалению пыли из помещения. Однако при небольшой высоте машинного зала восходящие тепловые потоки прижимаются холодными потоками, в обслуживаемой и рабочей зоне при больших расходах приточного воздуха могут возникать сквозня­ки. Схема «сверху — вниз» -применяется обычно в случае

79

установки в соседнем с машинным залом помещении автономных кондиционеров, в которые воздух засасывается в нижней части стойки ЭВМ, а нагнетается вверх.

На рис. 3, в показана схема «снизу — вверх». По этой схеме приточный воздух подается из подпольного пространства в стойки ЭВМ и машинный зал. Воздух от УКВ в стойки может подаваться и по воздуховодам, проложенным в подпольном пространстве. В машинный зал воздух поступает через приточные решетки или щелевые выпуски, расположенные по периметру помещения или рядом со стойками, в которые воздух не подается централизованно из подпольного пространства. Вытяжные решетки размещаются в подвесном потолке над стойками. Схему «снизу — вверх» целесообразно применять при удельных тепло­выделениях в машинном зале более 350—400 Вт/м².

Кроме рассмотренных трех основных схем воздухообмена применяют различные комбинированные схемы. Их используют в машинных залах с большой кратностью воздухообмена в час (60 и выше).

Анализ рассмотренных схем распределения воздуха в ма­шинных залах ВЦ позволяет отметить следующее: широко используется пространство под технологическим полом и про­странство над подвесным потолком для распределения приточного и удаления вытяжного воздуха; вытяжные устройства чаще устраиваются в подвесном потолке над тепловыделяющим оборудованием; наиболее эффективными являются схемы возду-хораспределения «снизу — вверх» и комбинированные.

При выборе схем воздухораспределения для других помеще­ний ВЦ, где не устанавливаются технические средства, необходимо использовать рекомендации СНиП.

При расчетах вентиляции машинных залов ВЦ на планах помещений наносят трассу воздуховодов вентиляционной систе­мы, намечают места установки вентиляционного оборудования и составляют расчетную схему. На каждом участке вентиля­ционной системы указывают его длину и расход воз­духа.

Аэродинамический расчет системы состоит в определении сече­ния воздуховодов, геометрических размеров воздухораспределяю-щих отверстий под отдельными устройствами и размеров пола, обеспечивающих повышение (восстановление) статического давления у каждого отверстия для создания требуемого расхода охлажденного воздуха, а также размеров воздухораспределяюще-го потолка.

Для лучшей организации воздухообмена в машинных залах при больших кратностях воздухообмена возможно применение замкнутой системы охлаждения ЭВМ с удалением нагретого воздуха по специальным воздуховодам, прокладываемым в под­польном пространстве технологического пола или пространстве

80

над подвесным потолком. Воздуховоды подключаются к типовым стойкам ЭВМ с помощью мягких вставок.

В технологическом полу выполняют проемы, через которые в ЭВМ подается свежий очищенный воздух от централизованной системы вентиляции.

Система распределения приточного воздуха и вытяжная система должны обеспечивать возможность перестановки приточ­ных и вытяжных устройств при перепланировке помещения, вызванного заменой оборудования. Полностью этому требованию отвечает использование подпольного пространства в качестве приточного канала и пространства над подвесным потолком в качестве вытяжного канала.

С целью предупреждения циркуляции горячего воздуха в ма­шинном зале вытяжная система устроена так, что нагретый воздух удаляется непосредственно от тепловыделяющего оборудо­вания.

Применение систем приточных и вытяжных воздуховодов требует значительных переделок при перепланировке помещения. Поэтому их следует использовать только тогда, когда невозможно подавать воздух через технологический пол.

Рекомендуется применять воздуховоды круглого или квадрат­ного сечения с минимальным количеством поворотов. На участке от фильтров до стоек ЭВМ следует применять воздуховоды из алюминия или пластмассы, а также из материалов, стойких к стиранию и имеющих неотслаивающееся покрытие внутренней поверхности.

При организации вентиляции в ВЦ необходимо предусмотреть возможность очистки воздуховодов, приточных и вытяжных камер от пыли. Наружные воздухозаборные устройства для вентиляции представляют собой достаточно простые конструкции в наружных стенах, закрываемые жалюзийными решетками.

Воздухозаборные устройства внутри помещений ВЦ выбирают с учетом эффективного удаления тепловыделений. Удаление воздуха выполняется через подвесной перфорированный потолок с помощью диффузорных устройств. Реже воздух удаляется через плинтусные шкафчики и отверстия в технологическом полу.

Воздухораспределительные устройства обеспечивают подачу охлажденного воздуха в машинный зал и стойки ЭВМ. Они выполняются в виде специальных щелевидных приточных устройств в потолке, а также напольных воздухораспределитель­ных устройств или отверстий в полу.