Для обеспечения стабильной и эффективной работы систем охлаждения применяется целый комплекс различных датчиков, контролирующих ключевые параметры системы. Например, холодильные камеры промышленные демонстрируют свою надежность и безотказность во многом именно за счет интеграции таких компонентов. В данной статье мы расскажем об основных типах датчиков, используемых в системах охлаждения, их назначение и принципы работы.
Основные типы датчиков в системах охлаждения
Датчики температуры
Температурные датчики считаются наиболее распространенными. Они контролируют температуру объекта, охлаждающей жидкости или воздуха и передают эту информацию в блок управления. На основе этих данных система принимает решение о включении или выключении компрессора, вентиляторов и других элементов.
В новых системах охлаждения используются следующие типы температурных датчиков:
Термисторы – полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от температуры. Они бывают двух видов: с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и положительным температурным коэффициентом (PTC). NTC-термисторы наиболее распространены в системах охлаждения из-за их высокой чувствительности и компактных размеров.
Термопары – состоят из двух разнородных металлов, соединенных между собой. При изменении температуры в месте соединения возникает термоэлектрический эффект, создающий небольшое напряжение, пропорциональное температуре. Термопары отличаются широким диапазоном измерений и высокой надежностью.
Резистивные датчики температуры (RTD) – работают на принципе изменения сопротивления металла (обычно платины) с изменением температуры. Эти датчики отличаются высокой точностью и стабильностью, но имеют более высокую стоимость.
Полупроводниковые датчики – интегральные микросхемы, специально разработанные для измерения температуры. Они обеспечивают цифровой выходной сигнал и высокую точность.
Датчики давления
Датчики давления отслеживают давление хладагента в различных частях системы. Эта информация критически важна для обеспечения эффективности работы и предотвращения аварийных ситуаций.
Механические датчики давления – используют физическую деформацию мембраны или пружины под воздействием давления. Механическое движение преобразуется в электрический сигнал с помощью потенциометра или другого преобразователя.
Пьезорезистивные датчики – содержат кремниевую мембрану с интегрированными резисторами, сопротивление которых меняется при ее деформации под воздействием давления.
Емкостные датчики давления – измеряют изменение емкости между мембраной и неподвижным электродом при изменении давления.
Оптические датчики давления – используют модуляцию светового потока в оптоволокне под воздействием давления.
Датчики уровня жидкости
В системах с жидкостным охлаждением необходимо контролировать уровень охлаждающей жидкости для предотвращения перегрева и выхода системы из строя.
Поплавковые датчики – самый простой и распространенный тип, где поплавок перемещается вместе с уровнем жидкости, замыкая или размыкая электрические контакты.
Ультразвуковые датчики – измеряют время, за которое ультразвуковой импульс достигает поверхности жидкости и возвращается к датчику.
Емкостные датчики уровня – измеряют изменение емкости в зависимости от того, какая часть датчика погружена в жидкость.
Оптические датчики – используют изменение преломления света на границе сред для определения наличия жидкости.
Датчики расхода
Датчики расхода контролируют скорость циркуляции охлаждающей жидкости или воздуха в системе, что позволяет оптимизировать работу насосов и вентиляторов.
- Механические расходомеры – используют турбину или лопасти, вращение которых зависит от скорости потока.
- Ультразвуковые – измеряют время прохождения ультразвукового сигнала по и против потока.
- Вихревые – измеряют частоту вихрей, образующихся за препятствием в потоке.
- Тепловые расходомеры – измеряют охлаждение нагретого элемента потоком жидкости или газа.
Датчики вибрации и шума
В промышленных системах охлаждения также используются датчики, контролирующие вибрацию и шум компрессоров и других механических компонентов. Эти данные позволяют выявлять начинающиеся неисправности и планировать техническое обслуживание.
Сколько датчиков в системе охлаждения?
Количество датчиков, используемых в системе охлаждения, зависит от ее сложности, назначения и требований к надежности. В таблице ниже приведены примерные данные о количестве датчиков в различных типах систем охлаждения:
Тип системы охлаждения | Количество датчиков | Основные типы датчиков |
Бытовой холодильник | 2-5 | Датчики температуры в камерах, датчик разморозки |
Автомобильная система охлаждения | 3-8 | Датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик уровня, датчик температуры воздуха, датчик давления |
Система кондиционирования в здании | 10-30 | Датчики температуры воздуха в помещениях и на улице, датчики давления хладагента, датчики влажности |
Система охлаждения центра обработки данных | 50-200+ | Датчики температуры на серверах и в помещении, датчики влажности, датчики расхода воздуха, датчики утечки жидкости |
20-100+ | Датчики температуры и давления хладагента, датчики уровня масла, датчики вибрации компрессоров, датчики расхода |
В новейших высокотехнологичных системах охлаждения количество датчиков постоянно увеличивается для обеспечения более точного контроля, повышения энергоэффективности и надежности. Например, в центрах обработки данных может использоваться несколько сотен различных датчиков, объединенных в единую сеть мониторинга.
Читайте также: охлаждение серверных помещений
Тенденции развития датчиков для систем охлаждения?
В последние годы наблюдается ряд тенденций в развитии таких датчиков:
- Миниатюризация – новые типы датчиков становятся все меньше и легче, что позволяет устанавливать их в труднодоступных местах и на малогабаритном оборудовании.
- Беспроводные технологии – все большее распространение получают беспроводные датчики, передающие данные по радиоканалу, что упрощает монтаж и обслуживание системы.
- Интеграция в IoT – датчики становятся частью глобальной сети устройств, что позволяет удаленно контролировать и управлять системами охлаждения.
- Многофункциональность – новые датчики часто измеряют сразу несколько параметров, например, температуру и влажность или температуру и давление.
А некоторые особо продвинутые датчики способны выявлять собственные неисправности и сообщать о них в систему управления.
