Resfriamento líquido é definido como o caso em que o líquido deve ser fornecido a uma entidade para operação. É importante ter em mente que esta definição não limita o fluido de resfriamento à água. Uma variedade de líquidos pode ser considerada para aplicação, incluindo líquidos que podem estar na fase de vapor em parte do circuito de resfriamento.
- O resfriamento a ar define o caso em que apenas ar deve ser fornecido a uma entidade para operação.
- Rack refrigerado a ar define o caso em que somente ar deve ser fornecido ao rack ou gabinete para operação.
- O equipamento de comunicação de dados refrigerado a ar define o caso em que apenas ar é fornecido ao equipamento de comunicação de dados para operação.
- Eletrônica refrigerada a ar define os casos em que o ar é fornecido diretamente à eletrônica para resfriamento sem nenhuma outra forma de transferência de calor
Quando líquidos são empregados em circuitos de resfriamento separados que não se comunicam termicamente, o sistema é considerado resfriamento a ar. A ilustração mais óbvia cobre os CRACs de água gelada que geralmente são implantados na periferia de muitos dos data centers atuais. No outro extremo da escala, o uso de tubos de calor ou loops bombeados dentro de um computador, em que o líquido permanece dentro de um loop fechado dentro do servidor, também se qualifica como eletrônicos refrigerados a ar, desde que o calor seja removido do loop interno fechado. via fluxo de ar através do chassi do equipamento eletrônico.
Existem muitas implementações diferentes de refrigeração líquida para escolher. Abaixo estão vários cenários:
Uma opção usa um sistema de refrigeração refrigerado a ar montado dentro do equipamento de comunicação de dados para fornecer refrigerante refrigerado a placas frias refrigeradas a líquido montadas nos processadores. Para esta implementação, o ar aquecido do trocador de calor líquido-ar (ou seja, condensador) é exaurido diretamente para o ambiente do data center. Do ponto de vista do data center, o rack e os componentes eletrônicos são considerados resfriados a ar, pois nenhuma linha de líquido cruza o envelope do rack.
Uma implementação diferente pode usar um trocador de calor líquido-ar montado acima, abaixo ou na lateral ou na parte traseira do rack. Nesse caso, o trocador de calor remove uma parte substancial do calor residual do rack do ar que eventualmente é exaurido para o data center. Essa implementação não reduz a taxa de fluxo de ar volumétrico necessária para os componentes eletrônicos, mas reduz a temperatura do ar que é exaurido de volta para o data center. Este exemplo descreve um rack refrigerado a líquido, pois as linhas de líquido cruzam o envelope do rack. Figura abaixo.
Ainda outra implementação usa placas frias resfriadas por líquido que empregam água, dielétricos ou outros tipos de refrigerantes que são resfriados por um trocador de calor líquido para líquido que rejeita o calor residual para a água da instalação. A rejeição de calor residual para a água da instalação pode ocorrer por meio de um ou mais circuitos de líquido adicionais que eventualmente terminam em uma torre de resfriamento externa ou planta de resfriamento. Essa implementação de resfriamento líquido reduz a quantidade de calor residual rejeitado para o ambiente da instalação e também reduz a taxa de fluxo de ar volumétrico exigida pelos componentes eletrônicos do rack. Do ponto de vista do data center, essa implementação descreve racks e eletrônicos refrigerados a líquido, uma vez que as linhas de líquido cruzam o envelope do rack e também cruzam os próprios servidores. Este sistema é mostrado na figura abaixo.
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO DE LÍQUIDOS
Sistema de refrigeração do equipamento Datacom (DECS)
Este sistema não se estende além do rack de TI. É um loop dentro do rack destinado a realizar a transferência de calor dos componentes produtores de calor (CPU, memória, fontes de alimentação etc.) Algumas configurações podem eliminar esse loop e fazer com que o fluido da unidade de distribuição de refrigerante (CDU) flua diretamente para a carga. Este circuito pode funcionar em modos de transferência de calor monofásicos ou bifásicos facilitados por tubos de calor, termossifão, fluidos bombeados e/ou ciclos de compressão de vapor. Os fluidos normalmente usados no equipamento de comunicação de dados incluem água, etilenoglicol ou propilenoglicol e mistura de água, refrigerantes ou dielétricos. No mínimo, o sistema de resfriamento do equipamento de comunicação de dados incluiria um trocador de calor de coleta de calor, bem como um trocador de calor de rejeição de calor e pode ser aprimorado ainda mais com componentes ativos, como compressor/bomba, válvulas de controle, controles eletrônicos, etc.
Sistema de resfriamento de tecnologia (TCS)
Esse sistema normalmente não se estende além dos limites do espaço de TI. A exceção é uma configuração na qual a CDU está localizada fora do datacenter. Ele serve como um loop dedicado destinado a realizar a transferência de calor do sistema de resfriamento do equipamento de comunicação de dados para o sistema de água gelada. Este circuito é altamente recomendado, pois é necessário para tratar de problemas específicos de qualidade de fluido em relação à temperatura, pureza e pressão, conforme exigido pelos trocadores de calor nos sistemas de resfriamento de equipamentos de comunicação de dados. Os fluidos normalmente usados no circuito de resfriamento da tecnologia incluem água, etilenoglicol ou propilenoglicol e mistura de água, refrigerantes ou dielétricos. Este loop também pode funcionar por modos de transferência de calor monofásico ou bifásico e pode facilitar a transferência por tubos de calor, termossifão, fluidos bombeados e/ou ciclos de compressão de vapor. No mínimo, o sistema de resfriamento de tecnologia incluiria um trocador de calor de coleta de calor (provavelmente componente integral do sistema de resfriamento do equipamento de comunicação de dados), um trocador de calor de rejeição de calor, bem como a tubulação de interconexão. Este sistema pode ser aprimorado com componentes ativos como compressores/bombas, válvulas de controle, controles eletrônicos, filtros, acessórios hidrônicos, etc.
Sistema de água gelada (CHWS)
Esse sistema geralmente está no nível da instalação e pode incluir um sistema dedicado para o(s) espaço(s) de TI. Consiste principalmente no sistema entre o(s) chiller(es) do centro de dados e a CDU. O sistema de água gelada incluiria a planta do resfriador, bombas, acessórios hidrônicos e a tubulação de distribuição necessária no nível da instalação. A planta do resfriador normalmente emprega um ciclo de compressão de vapor para resfriar a temperatura do suprimento de água gelada (43°F–48°F/6°C–9°C) substancialmente abaixo da temperatura ambiente interna (normalmente 75°F/24°C e acima). para e além de 95°F/35°C). O sistema do resfriador pode oferecer algum nível de redundância para componentes críticos, como resfriadores, torres de resfriamento e bombas.
O equipamento DX também pode ser usado no sistema de água gelada. O equipamento DX fornece dissipação direta de calor para a atmosfera e, portanto, é o último loop para esse método de projeto. As limitações incluem distância para os sistemas divididos e custo de operação. Geralmente, na maioria das áreas, os sistemas atingem o ponto de equilíbrio econômico com 400 toneladas de refrigeração. Sistemas maiores favorecem projetos não-DX, a menos que outras circunstâncias justifiquem uma implantação DX mais extensa. Dispositivos de passagem térmica menores podem ser introduzidos para casos individuais ou especiais dentro desse projeto de loop.
sistema de água do condensador (CWS)
Este sistema consiste no circuito líquido entre as torres de resfriamento e o(s) chiller(es) do data center. Também é normalmente no nível da instalação e pode ou não incluir um sistema dedicado para o(s) espaço(s) de TI. Os loops de água do condensador geralmente se enquadram em uma das duas categorias fundamentais: sistema de bulbo úmido ou de bulbo seco. Os loops baseados em bulbo úmido funcionam em um processo evaporativo, aproveitando as temperaturas de bulbo úmido mais baixas, proporcionando assim temperaturas de água do condensador mais frias. Os loops baseados em bulbo seco funcionam com base na diferença da temperatura do loop de água do condensador em relação à temperatura ambiente de bulbo seco. Para permitir a transferência de calor com o sistema baseado em bulbo seco, o loop de água do condensador deve estar em alguma temperatura substancialmente acima da temperatura ambiente de bulbo seco para permitir a transferência de calor adequada da água do condensador para o ar ambiente externo. Esses circuitos normalmente incluem: dispositivo externo de rejeição de calor (torre de resfriamento ou resfriador de fluido seco), bombas, tanques de expansão, acessórios hidrônicos e tubulação de distribuição.
RACKS E ARMÁRIOS COM REFRIGERAÇÃO LÍQUIDA
Um rack ou gabinete é considerado refrigerado a líquido se for necessário circular líquido de e para o rack ou gabinete para operação. As figuras a seguir ilustram o resfriamento no nível do rack/gabinete. O primeiro é um rack básico refrigerado a ar. As figuras restantes mostram outras opções que utilizam refrigeração líquida ou uma combinação de refrigeração a ar e refrigeração líquida. As figuras nesta seção mostram todas as linhas de abastecimento e retorno do refrigerante sob o piso elevado. Outras implementações de instalações podem permitir que essas linhas sejam roteadas acima do piso ou do teto. As conexões de suprimento e retorno do refrigerante para o rack/gabinete podem ser da base, lateral ou superior.
A Figura 2 mostra uma combinação de rack ou gabinete refrigerado a ar e refrigerado a líquido que pode receber o fluido de trabalho refrigerado diretamente de algum ponto dentro do circuito CHWS ou CWS. Uma implementação poderia ter os componentes eletrônicos resfriados a ar, com o refrigerante removendo uma grande porcentagem do calor residual por meio de um trocador de calor da porta traseira. Outra implementação poderia ter o refrigerante entregue aos refrigeradores de ponto do processador (alguma forma de placa fria), com o restante dos componentes eletrônicos sendo resfriado a ar.
A Figura 3 mostra um rack ou gabinete puramente refrigerado a líquido. Um exemplo de tal implementação pode ter todos os componentes eletrônicos no rack ou gabinete resfriados por condução através de placas frias. Este método de resfriamento pode empregar água, refrigerante ou outro refrigerante dielétrico como fluido de trabalho. Outra implementação pode ter todos os componentes eletrônicos resfriados por meio de fluxo de líquido (por exemplo, fervura de fluxo forçado), impacto de jato, resfriamento por spray ou outro método que implanta um refrigerante dielétrico para resfriar diretamente os componentes eletrônicos. Ainda outra implementação incluiria um rack totalmente fechado que usa ar como fluido de trabalho e um trocador de calor ar-líquido.
A Figura 4 mostra uma combinação de rack ou gabinete refrigerado a ar e refrigerado a líquido com uma CDU externa. A CDU, como o nome indica, condiciona o refrigerante do sistema de resfriamento de tecnologia (TCS) ou do sistema de resfriamento de equipamento de comunicação de dados (DECS) de várias maneiras e o circula através do loop TCS ou DECS para o rack, gabinete ou equipamento de comunicação de dados. Essa implementação é semelhante à da Figura 2, com a exceção de que agora há uma CDU entre o nível de suprimento de fluido resfriado da instalação (CHWS ou CWS) e o rack ou gabinete. Essa implementação permite que a CDU condicione o refrigerante fornecido ao rack ou gabinete a uma temperatura acima do ponto de orvalho da instalação.
A Figura 5 mostra uma implementação de gabinete ou rack puramente refrigerada a líquido. Essa implementação é semelhante à da Figura 3, bem como à da Figura 4, onde uma CDU externa é incluída.
As Figuras 6 e 7 são as implementações finais a serem discutidas nesta seção. Essas implementações têm muito em comum com as implementações das Figuras 4 e 5, respectivamente. Uma diferença óbvia é o fato de que os racks ou gabinetes mostrados nas Figuras 6 e 7 agora possuem CDUs dedicadas, ou seja, CDUs internas. As CDUs são mostradas na parte inferior do rack, mas outras configurações podem incluí-las na lateral ou na parte superior do rack. Essa implementação oferece mais flexibilidade ao operador do datacom center, pois os racks ou gabinetes agora podem condicionar seus refrigerantes a condições muito diferentes em função da carga de trabalho ou dos componentes eletrônicos internos. Outro benefício é que diferentes refrigerantes (por exemplo, água, refrigerante, dielétrico) podem agora ser implantados em diferentes racks em função da carga de trabalho ou do tipo eletrônico.
Diretrizes de Resfriamento Líquido para Datacom Equipment Centers - ASHRAE e cooperação com TC 9.9, Instalações de Missão Crítica, Espaços de Tecnologia e Equipamentos Eletrônicos.
