refrigeración líquida Se define como el caso en que se debe suministrar líquido a una entidad para su funcionamiento. Es importante tener en cuenta que esta definición no limita el fluido refrigerante al agua. Se podría considerar una variedad de líquidos para la aplicación, incluidos los líquidos que podrían estar en 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 su funcionamiento.
- El rack refrigerado por aire define el caso en el que solo se debe proporcionar aire al rack o gabinete para su funcionamiento.
- El equipo de comunicación de datos refrigerado por aire define el caso en el que solo se proporciona aire al equipo de comunicación de datos para su funcionamiento.
- La electrónica refrigerada por aire define los casos en los que se proporciona aire directamente a la electrónica para su refrigeración sin otra forma de transferencia de calor.
Cuando se emplean líquidos dentro de circuitos de enfriamiento separados que no se comunican térmicamente, se considera que el sistema es enfriamiento por aire. La ilustración más obvia cubre los CRAC de agua enfriada que generalmente se implementan en la periferia de muchos de los centros de datos actuales. En el otro extremo de la escala, el uso de tubos de calor o circuitos bombeados dentro de una computadora, donde 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 cerrado interno. a través del flujo de aire a través del chasis del equipo electrónico.
Hay muchas implementaciones diferentes de refrigeración líquida para elegir. A continuación se presentan varios escenarios:
Una opción utiliza un sistema de refrigeración enfriado por aire montado dentro del equipo de comunicación de datos para entregar refrigerante enfriado a placas frías enfriadas por líquido montadas en los procesadores. Para esta implementación, el aire calentado del intercambiador de calor de líquido a aire (es decir, el condensador) se expulsa directamente al entorno del centro de datos. Desde la perspectiva del centro de datos, se considera que el bastidor y la electrónica están refrigerados por aire, ya que no hay líneas de líquido que crucen la cubierta del bastidor.
Una implementación diferente puede usar un intercambiador de calor de líquido a aire montado encima, debajo o en el costado o en la parte trasera del bastidor. En este caso, el intercambiador de calor elimina una parte sustancial del calor residual del rack del aire que finalmente se expulsa al centro de datos. Esta implementación no reduce la tasa de flujo de aire volumétrico que necesita la electrónica, pero sí reduce la temperatura del aire que regresa al centro de datos. Este ejemplo describe un bastidor refrigerado por líquido, ya que las líneas de líquido cruzan la envolvente del bastidor. La siguiente figura.
Otra implementación más utiliza placas frías enfriadas por líquido que emplean agua, dieléctricos u otros tipos de refrigerantes que se enfrían mediante un intercambiador de calor de líquido a líquido que rechaza el calor residual hacia el agua de la instalación. El rechazo del calor residual al agua de la instalación puede ocurrir a través de uno o más circuitos de líquido adicionales que eventualmente terminan en una torre de enfriamiento externa o planta enfriadora. Esta implementación de refrigeración líquida reduce la cantidad de calor residual rechazado en el ambiente de la instalación y también reduce la tasa de flujo de aire volumétrico requerido por la electrónica del rack. Desde la perspectiva del centro de datos, esta implementación describe los racks y la electrónica refrigerados por líquido, ya que las líneas de líquido cruzan la cubierta del rack y también se cruzan con los propios servidores. Este sistema se muestra en la figura siguiente.
SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN LÍQUIDA
Sistema de refrigeración de equipos de comunicación de datos (DECS)
Este sistema no se extiende más allá del rack de TI. Es un bucle dentro del bastidor que está destinado a realizar la transferencia de calor desde los componentes que producen calor (CPU, memoria, fuentes de alimentación, etc.) a un intercambiador de calor refrigerado por líquido que también se encuentra dentro del bastidor de TI. Algunas configuraciones pueden eliminar este circuito y hacer que el fluido de la unidad de distribución de refrigerante (CDU) fluya directamente a la carga. Este circuito puede funcionar en modos de transferencia de calor monofásicos o bifásicos facilitados por tubos de calor, termosifón, fluidos bombeados y/o ciclos de compresión de vapor. Los fluidos que normalmente se usan en los equipos de comunicación de datos incluyen agua, etilenglicol o propilenglicol y una mezcla de agua, refrigerantes o dieléctricos. Como mínimo, el sistema de refrigeración del equipo de comunicación de datos incluiría un intercambiador de calor de recolección de calor, así como un intercambiador de calor de rechazo, y puede mejorarse aún más con componentes activos como compresor/bomba, válvulas de control, controles electrónicos, etc.
Sistema de refrigeración de tecnología (TCS)
Este sistema normalmente 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 circuito dedicado destinado a realizar la transferencia de calor desde el sistema de enfriamiento del equipo de comunicación de datos al sistema de agua enfriada. Este bucle es muy recomendable, ya que es necesario para abordar problemas específicos de calidad de fluidos relacionados con la temperatura, la pureza y la presión, según lo requieran los intercambiadores de calor dentro de los sistemas de refrigeración de los equipos de comunicación de datos. Los fluidos que normalmente se usan en el circuito de refrigeración de la tecnología incluyen agua, etilenglicol o propilenglicol y una mezcla de agua, refrigerantes o dieléctricos. Este bucle también puede funcionar mediante modos de transferencia de calor monofásicos o bifásicos y puede facilitar la transferencia mediante 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 (probablemente un componente integral del sistema de enfriamiento del equipo de comunicación de datos), un intercambiador de calor de rechazo de calor, así como tuberías de interconexión. Este sistema puede mejorarse aún más con componentes activos tales como compresores/bombas, válvulas de control, controles electrónicos, filtros, accesorios hidrónicos, etc.
Sistema de agua helada (CHWS)
Este sistema suele estar a nivel de la instalación y puede incluir un sistema dedicado para los espacios de TI. Consiste principalmente en el sistema entre los enfriadores del centro de datos y la CDU. El sistema de agua enfriada incluiría la planta enfriadora, las bombas, los accesorios hidrónicos y las tuberías de distribución necesarias a nivel de la instalación. La planta enfriadora generalmente emplearía un ciclo de compresión de vapor para enfriar la temperatura del suministro de agua enfriada (43°F–48°F/6°C–9°C) sustancialmente por debajo de la temperatura ambiente interior (típicamente 75°F/24°C y más). hasta y más allá 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 utilizar en el sistema de agua enfriada. El equipo DX proporciona disipación de calor directa 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 vuelven económicamente rentables con 400 toneladas de refrigeración. Los sistemas más grandes favorecen los diseños que no son DX a menos que otras circunstancias justifiquen una implementación DX más extensa. Se pueden introducir dispositivos de paso térmico más pequeños para casos individuales o especiales dentro de este diseño de bucle.
sistema de agua del condensador (CWS)
Este sistema consta del circuito de líquido entre las torres de enfriamiento y los enfriadores del centro de datos. Por lo general, también se encuentra a nivel de las instalaciones y puede o no incluir un sistema dedicado para los espacios de TI. Los circuitos de agua del condensador generalmente se clasifican en una de dos categorías fundamentales: sistema basado en bulbo húmedo o basado en bulbo seco. Los bucles basados en bulbo húmedo funcionan en un proceso de evaporación, aprovechando las temperaturas más bajas de bulbo húmedo, proporcionando así temperaturas más frías en el agua del condensador. Los circuitos basados en bulbo seco funcionan en función de la diferencia de la temperatura del circuito de agua del condensador frente a la temperatura ambiente de bulbo seco. Para permitir la transferencia de calor con el sistema basado en bulbo seco, el circuito de agua del condensador debe estar a una temperatura sustancialmente superior a la temperatura ambiente de bulbo seco para permitir una transferencia de calor adecuada del agua del condensador al aire ambiente exterior. Estos circuitos suelen incluir: dispositivo de rechazo de calor exterior (torre de enfriamiento o enfriador de líquido seco), bombas, tanques de expansión, accesorios hidrónicos y tuberías de distribución.
RACKS Y GABINETES REFRIGERADOS POR LÍQUIDO
Se considera que un bastidor o gabinete está refrigerado por líquido si el líquido debe circular hacia y desde el bastidor o gabinete para su funcionamiento. Las siguientes figuras ilustran la refrigeración a nivel de bastidor/gabinete. El primero es un bastidor básico refrigerado por aire. Las figuras restantes muestran otras opciones que utilizan refrigeración líquida o una combinación de refrigeración por aire y refrigeración líquida. Todas las figuras de esta sección muestran las líneas de suministro y retorno de refrigerante debajo del piso elevado. Otras implementaciones de instalaciones pueden permitir que dichas líneas se encaminen por encima del piso o desde el techo. Las conexiones de suministro y retorno de refrigerante para el bastidor/gabinete pueden realizarse desde la base, el lateral o la parte superior.
La Figura 2 muestra una combinación de rack o gabinete enfriado por aire y enfriado por líquido que podría recibir el fluido de trabajo enfriado directamente desde algún punto dentro del circuito CHWS o CWS. Una implementación podría tener la electrónica enfriada por aire, con el refrigerante eliminando un gran porcentaje del calor residual a través de un intercambiador de calor en la puerta trasera. Otra implementación podría hacer que el refrigerante se envíe a los enfriadores puntuales del procesador (algún tipo de placa fría), con el resto de la electrónica enfriada por aire.
La figura 3 muestra un bastidor o gabinete enfriado puramente por líquido. Un ejemplo de tal implementación puede tener todos los componentes electrónicos en el bastidor o gabinete enfriados por conducción a través de placas frías. Este método de enfriamiento podría implementar agua, refrigerante u otro refrigerante dieléctrico como fluido de trabajo. Otra implementación puede tener toda la electrónica enfriada a través del flujo de líquido (por ejemplo, ebullición de flujo forzado), impacto de chorro, enfriamiento por aspersión u otro método que implementa un refrigerante dieléctrico para enfriar directamente la electrónica. Otra implementación más incluiría un bastidor totalmente cerrado que usa aire como fluido de trabajo y un intercambiador de calor de aire a líquido.
La Figura 4 muestra una combinación de rack o gabinete enfriado por aire y enfriado por líquido con una CDU externa. La CDU, como su nombre lo indica, acondiciona el refrigerante del sistema de refrigeración de tecnología (TCS) o del sistema de refrigeración del equipo de comunicación de datos (DECS) de diversas maneras y lo hace circular a través del bucle TCS o DECS hasta el bastidor, el gabinete o el equipo de comunicación de datos. Esta implementación es similar a la de la Figura 2, con la excepción de que ahora hay una CDU entre el suministro de fluido enfriado a nivel de la instalación (CHWS o CWS) y el bastidor o gabinete. Esta implementación permite que la CDU acondicione el refrigerante entregado al bastidor o gabinete a una temperatura superior al punto de rocío de la instalación.
La Figura 5 muestra una implementación de gabinete o rack de refrigeración puramente líquida. 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. Las CDU se muestran en la parte inferior del bastidor, pero otras configuraciones podrían incluirlas en el costado o en la parte superior del bastidor. Esta implementación brinda más flexibilidad al operador del centro de comunicación de datos, ya que los racks o gabinetes ahora pueden acondicionar sus refrigerantes a condiciones muy diferentes en función de la carga de trabajo o la electrónica interna. Otro beneficio es que ahora se pueden implementar diferentes refrigerantes (por ejemplo, agua, refrigerante, dieléctrico) en los diferentes bastidores en función de la carga de trabajo o el tipo de electrónica.
Pautas de refrigeración líquida para centros de equipos de comunicación de datos: ASHRAE y cooperación con TC 9.9, Instalaciones de misión crítica, espacios tecnológicos y equipos electrónicos.
