Os data centers, com suas altas densidades de equipamentos eletrônicos, geram uma quantidade significativa de calor que precisa ser eficientemente gerenciada para garantir o desempenho e a longevidade dos sistemas de TI. Um dos métodos mais eficazes para lidar com essa demanda é o sistema de refrigeração por água gelada com chiller. Neste artigo, vamos explorar como esse sistema funciona, seus componentes principais e as opções disponíveis para rejeição de calor.
Sumário
O que é um Sistema de Refrigeração por Água Gelada?
Um sistema de refrigeração por água gelada utiliza chillers para resfriar a água, que é então distribuída através de tubulações para resfriar o ar no data center. Este sistema é ideal para grandes instalações devido à sua capacidade de remover grandes quantidades de calor de forma eficiente.
Fonte: Nur Izyan Zulkafli
Componentes Principais do Sistema
- Chillers:
- Função: Os chillers são responsáveis por resfriar a água que circula pelo sistema. Eles removem o calor da água, que é então utilizada para resfriar o ar no data center.
- Tipos de Chillers:
- Resfriados a Ar: Utilizam ar ambiente para dissipar o calor do refrigerante. São ideais para locais onde a água é escassa ou onde a simplicidade de instalação é uma prioridade.
- Resfriados a Água: Utilizam água para dissipar o calor através de torres de resfriamento. São mais eficientes energeticamente, especialmente em climas quentes.
- Bombas de Água:
- Função: As bombas de água são essenciais para a circulação da água gelada e da água de condensação. Elas garantem que o fluxo de água seja constante e eficiente.
- Anéis de Água Gelada e de Condensação:
- Função: O anel de água gelada distribui a água resfriada pelo chiller para as unidades de resfriamento (CRAH) dentro do data center. O anel de condensação transporta a água quente entre o chiller e as torres de resfriamento.
- Configuração: Podem ser configurados em layouts de circuito único ou múltiplo, dependendo do tamanho e das necessidades do data center.
- Torres de Resfriamento:
- Função: As torres de resfriamento dissipam o calor do refrigerante do chiller resfriado a água, liberando-o para o ambiente através da evaporação.
- Tipos: Podem ser de circuito aberto ou fechado, dependendo das necessidades específicas de resfriamento e da disponibilidade de água.
- Tratamento da Água de Condensação: É essencial tratar a água de condensação para evitar problemas como corrosão, incrustação e crescimento biológico, garantindo a eficiência e longevidade do sistema.
- Dry Coolers:
- Função: Os dry coolers são uma alternativa às torres de resfriamento, utilizando ar para resfriar o fluido sem o uso de evaporação de água.
- Vantagem: Reduzem o consumo de água, sendo adequados para locais com restrições hídricas.
- CRAH (Computer Room Air Handler):
- Função: As unidades CRAH (também chamadas de fancoils, ou AHU) utilizam a água gelada para resfriar o ar que é distribuído no data center, mantendo a temperatura ideal dos equipamentos de TI.
- Configuração:
- Upflow (Fluxo Ascendente): O ar é puxado pela parte inferior da unidade e liberado pela parte superior, geralmente usado em sistemas onde o ar frio é distribuído por dutos no teto.
- Downflow (Fluxo Descendente): O ar é puxado pela parte superior da unidade e liberado pela parte inferior, ideal para pisos elevados onde o ar frio é distribuído por baixo.
Funcionamento do Sistema
- Ciclo de Resfriamento:
- A água gelada circula do chiller para as unidades CRAH, onde absorve o calor do ar quente do data center.
- A água aquecida retorna ao chiller, onde o calor é removido e dissipado através de torres de resfriamento ou dry coolers.
- Distribuição de Ar:
- O ar resfriado pelas unidades CRAH é distribuído pelo data center, garantindo que o ar quente gerado pelos equipamentos de TI seja continuamente removido e resfriado.
Temperaturas Típicas da Água em Sistemas de Refrigeração
Nos sistemas de refrigeração por água gelada, as temperaturas da água são críticas para garantir a eficiência e o desempenho do sistema.
- Água Gelada:
- Temperatura de Saída do Chiller: Geralmente varia entre 7°C e 15°C, garantindo que a água resfriada seja eficaz na absorção de calor dos ambientes de TI.
- Temperatura de Retorno: Normalmente entre 12°C e 20°C, após ter absorvido o calor do data center.
- Água de Condensação:
- Temperatura de Entrada nas Torres de Resfriamento: Tipicamente entre 27°C e 35°C, dependendo das condições climáticas e da configuração do sistema.
- Temperatura de Saída das Torres: Geralmente reduzida para cerca de 22°C a 30°C, antes de retornar ao chiller para completar o ciclo de resfriamento.
Essas temperaturas são ajustadas para maximizar a eficiência do sistema e garantir que os equipamentos de TI operem dentro das especificações térmicas ideais. A manutenção de faixas de temperatura adequadas é essencial para o desempenho contínuo e eficiente dos sistemas de refrigeração em data centers.
Opções e Considerações
- Eficiência Energética: Chillers resfriados a água são geralmente mais eficientes, mas requerem infraestrutura adicional como torres de resfriamento.
- Consumo de Água: Sistemas com torres de resfriamento consomem mais água, enquanto dry coolers oferecem uma alternativa mais sustentável em termos de uso de água.
- Flexibilidade e Escalabilidade: Sistemas de água gelada são altamente flexíveis e podem ser escalados para atender a crescentes demandas de resfriamento em data centers de grande porte.
Tendências e Inovações em Sistemas de Refrigeração por Água Gelada
À medida que os data centers evoluem para atender às crescentes demandas de processamento de dados, as tecnologias de refrigeração por água gelada também estão se adaptando com inovações que aumentam a eficiência e a sustentabilidade. Uma das principais tendências é a integração de dispositivos de controle inteligente, que otimizam o uso de energia ajustando automaticamente as operações dos chillers e bombas de água conforme a carga térmica varia. Além disso, o uso de refrigerantes ecológicos está se tornando mais comum, reduzindo o impacto ambiental dos sistemas de refrigeração. Outra inovação significativa é a implementação de sistemas de recuperação de calor, que reaproveitam o calor dissipado para outras aplicações, como aquecimento de espaços ou processos industriais, melhorando a eficiência energética geral do data center.
Conclusão
Os sistemas de refrigeração por água gelada com chiller são uma escolha robusta e eficiente para data centers, oferecendo uma combinação de alta capacidade de resfriamento e flexibilidade operacional. A escolha entre chillers resfriados a ar ou a água, bem como o uso de torres de resfriamento ou dry coolers, dependerá das condições climáticas locais, disponibilidade de recursos e necessidades específicas do data center. Não deixe de ler o artigo sobre sistemas de expansão direta (DX).
