Enfriamiento de líquido se define como el caso donde el líquido debe suministrarse a una entidad para la operación. Es importante tener en cuenta que esta definición no limita el líquido de enfriamiento al agua. Se podría considerar una variedad de líquidos para la aplicación, incluidos los líquidos que podrían estar en una fase de vapor en parte del circuito de enfriamiento.
- El enfriamiento por aire define el caso en el que solo se debe suministrar aire a una entidad para la operación.
- El estante refrigerado por aire define el caso en el que solo se debe proporcionar aire al estante o gabinete para operar.
- El equipo de datos refrigerado por aire define el caso en el que solo se proporciona aire al equipo de DataCom para su funcionamiento.
- La electrónica refrigerada por aire define los casos en que el aire se proporciona directamente a la electrónica para enfriar sin otra forma de transferencia de calor
Cuando se emplean líquidos dentro de bucles de enfriamiento separados que no se comunican térmicamente, el sistema se considera enfriamiento del aire. La ilustración más obvia cubre los CRAC de agua fría que generalmente se implementan en la periferia de muchos de los centros de datos de hoy. En el otro extremo de la escala, el uso de tuberías de calor o bucles bombeados dentro de una computadora, en el que el líquido permanece dentro de un circuito cerrado dentro del servidor, también califica como electrónica refrigerada por aire, siempre que el calor se elimine del circuito interno cerrado a través del flujo de aire a través del chasis de equipos electrónicos.
Hay muchas implementaciones diferentes de enfriamiento líquido para elegir. A continuación se presentan varios escenarios:
Una opción utiliza un sistema de refrigeración refrigerado por aire montado en el equipo de DataCom para entregar refrigerante refrigerado a placas frías refrigeradas por líquido montadas en los procesadores. Para esta implementación, el aire calentado del intercambiador de calor líquido a aire (es decir, condensador) se agota directamente al entorno del centro de datos. Desde una perspectiva del centro de datos, el bastidor y la electrónica se consideran refrigeradas por aire, ya que no hay líneas líquidas que cruzen el sobre.
Una implementación diferente puede usar un intercambiador de calor líquido a aire montado arriba, debajo o en el lado o trasero de la rejilla. En este caso, el intercambiador de calor elimina una porción sustancial del calor residual del estante del aire que finalmente se agota al centro de datos. Esta implementación no reduce la tasa de flujo de aire volumétrico que necesita la electrónica, pero reduce la temperatura del aire que se agota en el centro de datos. Este ejemplo describe un estante refrigerado por líquido ya que las líneas líquidas cruzan el sobre de la rejilla. Figura a continuación.
Otra implementación utiliza placas frías refrigeradas por líquidos que emplean agua, dieléctricos u otros tipos de refrigerantes que están enfriados por un intercambiador de calor líquido a líquido que rechaza el calor residual al agua de la instalación. El rechazo del calor de los residuos al agua de la instalación puede ocurrir a través de uno o más bucles líquidos adicionales que finalmente terminan en una torre de enfriamiento externa o una planta de enfriadores. Esta implementación del enfriamiento líquido reduce la cantidad de calor de residuos rechazado a la instalación ambiente y también reduce la tasa de flujo de aire volumétrico requerido por la electrónica del bastidor. Desde la perspectiva del centro de datos, esta implementación describe bastidores y productos electrónicos refrigerados por líquidos, ya que las líneas líquidas cruzan la envoltura del bastidor y también cruza los propios servidores. Este sistema se muestra en la figura a continuación.
Sistemas de enfriamiento de líquidos
Sistema de enfriamiento de equipos Datacom (DECS)
Este sistema no se extiende más allá del estante de TI. Es un bucle dentro de la rejilla que está destinada a realizar la transferencia de calor de los componentes productores de calor (CPU, memoria, alimentación, etc.) a un intercambiador de calor con fluidos también contenido en la rejilla de TI. Algunas configuraciones pueden eliminar este bucle y hacer que el fluido del flujo de la unidad de distribución de refrigerante (CDU) fluya directamente a la carga. Este bucle puede funcionar en modos de transferencia de calor monofásico o de dos fases facilitados por tuberías de calor, termosifón, fluidos bombeados y/o ciclos de vaporcompresión. Los fluidos típicamente utilizados en el equipo de DataCom incluyen agua, etilenglicol o propilenglicol y mezcla de agua, refrigerantes o dieléctricos. Como mínimo, el sistema de enfriamiento del equipo DataCom incluiría un intercambiador de calor de recolección de calor, así como un intercambiador de calor de calor de rechazo y puede mejorarse aún más con componentes activos como compresor/bomba, válvulas de control, controles electrónicos, etc.
Sistema de enfriamiento de tecnología (TCS)
Este sistema no típicamente no se extendería más allá de los límites del espacio de TI. La excepción es una configuración en la que la CDU se encuentra fuera del centro de datos. Sirve como un bucle dedicado destinado a realizar la transferencia de calor del sistema de enfriamiento del equipo DataCom al sistema de agua fría. Este bucle es muy recomendable, ya que es necesario abordar problemas específicos de calidad de fluido con respecto a la temperatura, la pureza y la presión, según lo requerido por los intercambiadores de calor dentro de los sistemas de enfriamiento de equipos de datos. Los fluidos típicamente utilizados en el circuito de enfriamiento de la tecnología incluyen agua, etilenglicol o propilenglicol y mezcla de agua, refrigerantes o dieléctricos. Este bucle también puede funcionar mediante modos de transferencia de calor de una fase o dos fases y puede facilitar la transferencia por tuberías de calor, termosifón, fluidos bombeados y/o ciclos de compresión de vapor. Como mínimo, el sistema de enfriamiento de la tecnología incluiría un intercambiador de calor de recolección de calor (componente integral probable del sistema de enfriamiento de equipos Datacom), un intercambiador de calor de rechazo de calor, así como tuberías de interconexión. Este sistema puede mejorarse aún más con componentes activos como compresores/bombas, válvulas de control, controles electrónicos, filtros, accesorios hidrónicos, etc.
Sistema de agua fría (CHWS)
Este sistema generalmente está a nivel de instalación y puede incluir un sistema dedicado para los espacios de TI. Principalmente consiste en el sistema entre los enfriadores del centro de datos y el CDU. El sistema de agua fría incluiría la planta de enfriadores, las bombas, los accesorios hidrónicos y las tuberías de distribución necesarias a nivel de instalación. La planta de enfriadores generalmente emplearía un ciclo de vaporcompresión para enfriar la temperatura de suministro de agua fría (43 ° F-48 ° F/6 ° C-9 ° C) sustancialmente por debajo de la temperatura ambiente interior (típicamente 75 ° F/24 ° C y hasta y más de 95 ° F/35 ° C). El sistema de enfriadores puede ofrecer cierto nivel de redundancia para componentes críticos como enfriadores, torres de enfriamiento y bombas.
El equipo DX también se puede usar en el sistema de agua fría. El equipo DX proporciona disipación de calor directo a la atmósfera y, por lo tanto, es el último bucle para ese método de diseño. Las limitaciones incluyen la distancia para los sistemas divididos y el costo de operación. En general, en la mayoría de las áreas, los sistemas se convierten en un equilibrio económico con 400 toneladas de refrigeración. Los sistemas más grandes favorecen los diseños no DX a menos que otras circunstancias justifiquen una implementación de DX más extensa. Se pueden introducir dispositivos de viaje térmicos más pequeños para casos individuales o especiales dentro de este diseño de bucle.
Sistema de condensador-agua (CWS)
Este sistema consiste en el bucle líquido entre las torres de enfriamiento y los enfriadores del centro de datos. También está típicamente a nivel de instalación y puede o no incluir o no un sistema dedicado para los espacios de TI. Los bucles de Condenserwater generalmente se dividen en una de las dos categorías fundamentales: sistema a base de bulbo húmedo o basado en bulbo seco. Los bucles a base de bulbo húmedo funcionan en un proceso evaporativo, aprovechando las temperaturas más bajas de la bulbo húmedo, proporcionando así temperaturas más frías del condensador-agua. Los bucles a base de bulbo seco funcionan en función de la diferencia de la temperatura de la temperatura del circuito del condensador versus la temperatura ambiente de bulbo seco. Para permitir la transferencia de calor con el sistema a base de bulbo seco, el circuito del condensador-agua debe estar a cierta temperatura sustancialmente por encima de la temperatura ambiente de bulbo seco para permitir una transferencia de calor adecuada del agua del condensador al aire ambiente exterior. Estos bucles generalmente incluirían: dispositivo de rechazo de calor al aire libre (torre de enfriamiento o refrigerador de líquido seco), bombas, tanques de expansión, accesorios hidrónicos y tuberías de distribución.
Bastidores y gabinetes refrigerados por líquidos
Se considera que un estante o gabinete está refrigerado por líquido si se debe circular líquido hacia y desde la rejilla o el gabinete para su funcionamiento. Las siguientes figuras ilustran el enfriamiento en el nivel de la rejilla/gabinete. El primero es un estante básico refrigerado por aire. Las cifras restantes muestran otras opciones que utilizan enfriamiento líquido o una combinación de enfriamiento de aire y enfriamiento líquido. Las cifras en esta sección muestran el suministro de refrigerante y las líneas de retorno debajo del piso elevado. Otras implementaciones de la instalación pueden permitir que tales líneas se enruten sobre el piso o desde el techo. El suministro de refrigerante y las conexiones de retorno para la rejilla/gabinete pueden ser desde la base, el lado o la parte superior.
La Figura 2 muestra un estante o gabinete combinado combinado de aire y refrigerado por líquido que podría recibir el fluido de trabajo frío directamente desde algún punto dentro del bucle CHWS o CWS. Una implementación podría refrigerarse por aire electrónica, con el refrigerante eliminando un gran porcentaje del calor de los residuos a través de un intercambiador de calor de la puerta trasera. Otra implementación podría tener el refrigerante entregado a los enfriadores de puntos del procesador (alguna forma de placa fría), con el equilibrio de la electrónica refrigerada por aire.
La Figura 3 muestra una rejilla o gabinete de refrigeración puramente líquida. Un ejemplo de dicha implementación puede tener todos los productos electrónicos en el estante o la conducción del gabinete abolada a través de placas frías. Este método de enfriamiento podría desplegar agua, refrigerante u otro refrigerante dieléctrico como fluido de trabajo. Otra implementación puede tener todos los productos electrónicos enfriados a través del flujo de líquido (por ejemplo, la ebullición del flujo forzado), el impacto del chorro, el enfriamiento por pulverización u otro método que despliega un refrigerante dieléctrico para enfriar directamente la electrónica. Otra implementación incluiría un estante totalmente cerrado que usa el aire como fluido de trabajo y un intercambiador de calor aire a líquido.
La Figura 4 muestra un estante o gabinete combinado de aire refrigerado por aire y refrigerado por líquido con una CDU externa. La CDU, como su nombre lo indica, condiciona el sistema de enfriamiento de la tecnología (TCS) o el refrigerante del sistema de enfriamiento de equipos Datacom (DECS) en una variedad de modales y lo circula a través del bucle de TCS o DECS al equipo de estante, gabinete o datacom. Esta implementación es similar a la de la Figura 2, con la excepción de que ahora hay una CDU entre la instalación (CHWS o CWS) suministro de fluido frío y el estante o gabinete. Esta implementación permite que el CDU acondicione el refrigerante entregado a la rejilla o el gabinete a una temperatura por encima del punto de rocío de la instalación.
La Figura 5 muestra una implementación de rack o gabinete refrigerada por líquido. Esta implementación es similar a la de la Figura 3, así como a la Figura 4, donde se incluye una CDU externa.
Las Figuras 6 y 7 son las implementaciones finales que se discutirán en esta sección. Estas implementaciones tienen mucho en común con las implementaciones de las Figuras 4 y 5, respectivamente. Una diferencia obvia es el hecho de que los bastidores o gabinetes que se muestran en las Figuras 6 y 7 ahora poseen CDU dedicadas, es decir, CDU internas. Los CDU se muestran en la parte inferior del estante, pero otras configuraciones podrían incluirlos en el lado o la parte superior del estante. Esta implementación proporciona más flexibilidad al operador del Centro de DataCom en que los bastidores o gabinetes ahora pueden condicionar a sus refrigerantes a condiciones muy diferentes en función de la carga de trabajo o la electrónica interior. Otro beneficio es que los diferentes refrigerantes (por ejemplo, agua, refrigerante, dieléctrico) ahora se pueden implementar en los diferentes bastidores en función de la carga de trabajo o el tipo de electrónica.
Directrices de enfriamiento de líquidos para centros de equipos Datacom: Ashrae y cooperación con TC 9.9, instalaciones de misión crítica, espacios tecnológicos y equipos electrónicos.
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