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 essa definição não limita o fluido de resfriamento à água. Uma variedade de líquidos pode ser considerada para aplicação, incluindo líquidos que podem estar em uma fase de vapor em parte do loop de resfriamento.
- O resfriamento do ar define o caso em que apenas o ar deve ser fornecido a uma entidade para operação.
- O rack refrigerado a ar define o caso em que apenas o ar deve ser fornecido ao rack ou gabinete para operação.
- O equipamento de datacom refrigerado a ar define o caso em que apenas o ar é fornecido ao equipamento de datacom para operação.
- A eletrônica refrigerada a ar define os casos em que o ar é fornecido diretamente aos eletrônicos para resfriamento sem outra forma de transferência de calor
Quando os líquidos são empregados em loops de resfriamento separados que não se comunicam termicamente, o sistema é considerado como resfriamento de ar. A ilustração mais óbvia abrange os CRACs de água gelada que geralmente são implantados na periferia de muitos dos data centers atuais. Na outra extremidade 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 circuito fechado interno através do fluxo de ar através do chassi de equipamentos eletrônicos.
Existem muitas implementações diferentes de resfriamento líquido para escolher. Abaixo estão vários cenários:
Uma opção usa um sistema de refrigeração refrigerado a ar montado dentro do equipamento de datacom para fornecer refrigerante refrigerado a placas frias resfriadas a líquidos montadas nos processadores. Para esta implementação, o ar aquecido do trocador de calor líquido a ar (ou seja, condensador) é esgotado diretamente no ambiente do data center. Do ponto de vista do data center, o rack e os eletrônicos são considerados refrigerados ao ar, uma vez que nenhuma linha líquida atravessa o envelope do rack.
Uma implementação diferente pode usar um trocador de calor líquido a ar montado acima, abaixo ou na lateral ou traseira do rack. Nesse caso, o trocador de calor remove uma parte substancial do calor residual do rack do ar que acaba exausto para o data center. Essa implementação não reduz a taxa volumétrica de fluxo de ar necessária para os eletrônicos, mas reduz a temperatura do ar que está exausta de volta no data center. Este exemplo descreve um rack de resfriamento líquido, já que as linhas líquidas cruzam o envelope do rack. Figura abaixo.
Ainda outra implementação usa placas frias refrigeradas a líquidos que empregam água, dielétrica ou outros tipos de refrigerantes que são resfriados por um trocador de calor líquido a líquido que rejeita o calor residual na água da instalação. A rejeição de calor residual à água da instalação pode ocorrer por meio de um ou mais loops líquidos adicionais que acabam terminando em uma torre de resfriamento externa ou planta de resfriador. Essa implementação do resfriamento líquido reduz a quantidade de calor residual rejeitado ao ambiente da instalação e também reduz a taxa de fluxo de ar volumétrico exigido pelos eletrônicos do rack. Do ponto de vista do data center, essa implementação descreve racks e eletrônicos refrigerados a líquidos, já que as linhas líquidas atravessam o envelope do rack e também atravessam os próprios servidores. Este sistema é mostrado na figura abaixo.
Sistemas de resfriamento líquido
Sistema de resfriamento de equipamentos de datacom (DECS)
Este sistema não se estende além do rack de TI. É um loop dentro do rack que se destina a realizar a transferência de calor dos componentes produtores de calor (CPU, memória, fontes de alimentação etc.) para um trocador de calor com fluidcoled também contido no rack de TI. Algumas configurações podem eliminar esse loop e ter o fluido da unidade de distribuição do líquido de arrefecimento (CDU) diretamente para a carga. Esse loop pode funcionar em modos de transferência de calor monofásicos ou em duas fases, facilitados por tubos de calor, termossifon, fluidos bombeados e/ou ciclos de vaporcompressão. Os fluidos normalmente usados no equipamento de datacom incluem água, etileno glicol ou propileno glicol e mistura de água, refrigerantes ou dielétricos. No mínimo, o sistema de resfriamento de equipamentos de datacom incluiria um trocador de calor de coleta de calor, bem como um trocador de calor de rejeição de rejeição 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 estendia além dos limites do espaço de TI. A exceção é uma configuração na qual a CDU está localizada fora do data center. Ele serve como um loop dedicado destinado a realizar a transferência de calor do sistema de resfriamento do equipamento de datacom para o sistema de água gelada. Esse loop é altamente recomendado, pois é necessário para abordar problemas específicos de qualidade do fluido em relação à temperatura, pureza e pressão, conforme exigido pelos trocadores de calor nos sistemas de resfriamento do equipamento de datacom. Os fluidos normalmente usados no loop de resfriamento da tecnologia incluem água, etileno glicol ou propileno glicol e mistura de água, refrigerantes ou dielétricos. Esse loop também pode funcionar por modos de transferência de calor de fase única ou duas fases e pode facilitar a transferência por tubos de calor, termossifon, fluidos bombeados e/ou ciclos de compressão de vapor. No mínimo, o sistema de resfriamento da tecnologia incluiria um trocador de calor de coleta de calor (provavelmente componente integral do sistema de resfriamento de equipamentos de datacom), um trocador de calor de rejeição de calor e interconexão de tubulação. Esse sistema pode ser aprimorado ainda mais com componentes ativos como compressores/bombas, válvulas de controle, controles eletrônicos, filtros, acessórios hidrônicos etc.
Sistema de água gelada (CHWs)
Esse sistema está normalmente 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 (s) do data center (s) e a CDU. O sistema de água refrigerada incluiria a planta de chiller, bombas, acessórios hidrônicos e a tubulação de distribuição necessária no nível da instalação. A planta do chiller normalmente emprega um ciclo de vaporcompressão para resfriar a temperatura de suprimento de água refrigerada (43 ° F-48 ° F/6 ° C-9 ° C) substancialmente abaixo da temperatura ambiente interna (tipicamente 75 ° F/24 ° C e até e além de 95 ° F/35 ° C). O sistema de chiller pode oferecer algum nível de redundância para componentes críticos, como chillers, torres de resfriamento e bombas.
O equipamento DX também pode ser usado no sistema de água refrigerada. O equipamento DX fornece dissipação de calor direta para a atmosfera e, portanto, é o último loop para esse método de design. As limitações incluem distância para os sistemas divididos e o custo de operação. Geralmente, na maioria das áreas, os sistemas se tornam economicamente semestrais com 400 toneladas de refrigeração. Sistemas maiores favorecem projetos não-DX, a menos que outras circunstâncias justifiquem a implantação mais extensa do DX. Os dispositivos menores de condução térmica podem ser introduzidos para casos individuais ou especiais nesse projeto de loop.
Sistema de água do condensador (CWS)
Este sistema consiste no loop líquido entre as torres de resfriamento e o (s) chiller (s) do data center. Também está normalmente no nível da instalação e pode ou não incluir um sistema dedicado para o (s) espaço (s) de TI. Os loops do condensador normalmente se enquadram em uma das duas categorias fundamentais: sistema baseado em bulbo a seco ou baseado em úmido. Os loops baseados em bulbo úmido funcionam em um processo evaporativo, aproveitando as temperaturas mais baixas de bulbo úmido, fornecendo assim temperaturas mais frias da água do condensador. Os loops baseados em bulbo seco funcionam com base na diferença da temperatura do laço da água do condensador versus temperatura do bulbo seco ambiente. Para permitir a transferência de calor com o sistema baseado em bulbo a seco, o loop de água do condensador deve estar a alguma temperatura substancialmente acima da temperatura do ambiente seco para permitir a transferência adequada de calor da água do condensador para o ar ambiente ao ar livre. Esses loops normalmente incluem: dispositivo de rejeição de calor ao ar livre (torre de resfriamento ou refrigerador de líquido seco), bombas, tanques de expansão, acessórios hidrônicos e tubulação de distribuição.
Racks e armários refrigerados para líquidos
Um rack ou gabinete é considerado refrigerado por líquido se o líquido deve ser divulgado 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. Os números restantes mostram outras opções que utilizam resfriamento líquido ou uma combinação de resfriamento de ar e resfriamento líquido. Todos os números desta seção mostram as linhas de abastecimento e retorno do líquido de refrigeração sob o piso elevado. Outras implementações de instalações podem permitir que essas linhas sejam roteadas acima do piso ou do teto. Conexões de suprimento de líquido de arrefecimento e retorno 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 poderia receber o fluido de trabalho resfriado diretamente de algum ponto dentro do loop de ChWs ou CWS. Uma implementação pode ter a eletrônica refrigerada ao ar, com o líquido de arrefecimento removendo uma grande porcentagem do calor residual através de um trocador de calor da porta traseira. Outra implementação pode entregar o líquido de arrefecimento aos refrigeradores de ponto do processador (alguma forma de placa fria), com o equilíbrio dos eletrônicos sendo refrigerados ao ar.
A Figura 3 mostra um rack ou gabinete de refrigeração puramente líquida. Um exemplo dessa implementação pode ter todos os eletrônicos no rack ou condução do gabinete resfriados por placas frias. Esse método de resfriamento pode implantar água, refrigerante ou outro refrigerante dielétrico como fluido de trabalho. Outra implementação pode ter todos os eletrônicos resfriados por meio de fluxo líquido (por exemplo, ebulição forçada de fluxo), impacto de jato, resfriamento por spray ou outro método que implanta um líquido de arrefecimento dielétrico para resfriar diretamente os eletrônicos. Outra implementação incluiria um rack totalmente fechado que usa o 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 implica, condiciona o sistema de resfriamento de resfriamento da tecnologia (TCS) ou do sistema de resfriamento de equipamentos de dados (DECS) em uma variedade de maneiras e o circula através do loop TCS ou DECS para o equipamento de rack, gabinete ou datacom. Essa implementação é semelhante à da Figura 2, com a exceção de que agora existe uma CDU entre o suprimento de nível da instalação (CHWS ou CWS) de fluido refrigerado e o rack ou gabinete. Essa implementação permite que a CDU conduza o líquido de arrefecimento entregue ao rack ou gabinete a uma temperatura acima do ponto de orvalho da instalação.
A Figura 5 mostra uma implementação de rack ou gabinete puramente resfriado a líquido. Essa implementação é semelhante à da Figura 3, bem como na Figura 4, onde uma CDU externa está 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 armários mostrados nas Figuras 6 e 7 agora possuem CDUs cdus, ou seja, cdus dedicados. Os CDUs são mostrados na parte inferior do rack, mas outras configurações podem incluí -las na lateral ou na parte superior do rack. Essa implementação fornece mais flexibilidade ao operador do Datacom Center, pois os racks ou armários agora podem condicionar seus refrigerantes a condições muito diferentes em função da carga de trabalho ou da eletrônica interior. Outro benefício é que diferentes refrigerantes (por exemplo, água, refrigerante, dielétrico) agora podem ser implantados nos diferentes racks em função do tipo de carga de trabalho ou eletrônica.
Diretrizes de resfriamento líquido para centros de equipamentos de dados - Ashrae e cooperação com o TC 9.9, instalações de missão crítica, espaços tecnológicos e equipamentos eletrônicos.
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