Módulo 7 “ Free cooling” e recuperação de calor residual

1. Módulo 7“Free cooling” e recuperação de calor residual Versão 1.022 de Setembro de 2011

2. Free cooling, refrigeração do ar e de líquidoatravés do “free cooling” “Free cooling” e questõesgeográficas

3. “Freecooling” • “Free cooling” é umatécnica de fornecimento de refrigeraçãoatravés do uso de um menornível de arexterno/ temperaturas de águaemcomparação com as condiçõesinterioresexigidas; • Quantomenor é a médiadatemperatura exterior, durante o ano, maiorsão as oprtunidades de “free cooling” e do nível de eficiência; • A estratégia de “free cooling” oferecebasicamenteduasopçõesquenãoexigemrefrigeração: • “cooling” com temperaturaambiente; • “cooling“ com água à temperaturaambiente.

4. Refrigeração de ar através do “Freecooling” • O potencial de “free air cooling” é vistocomomaiselevadoporalgunsautoresumavezque o arestádisponívelemquantidadesilimitadas e temperaturasmaisaltas; • No entanto, algunsautoresindicamque o “free cooling”deveria ser aplicado com algumaprudência; • Não é recomendado a utilização de economizadores “standard” semanalisar as condiçõesclimáticas t is not recommended to use standard economizers without analyzing local climatic conditions (variação de temperatura e humidade) e possíveispoluentes do ar; • No entanto, a utilização de líquidobaseadoemtrocadores de calor (água/ ar) é, geralmente, recomendadaparaclimasemque a temperatura do bolbohúmido é de 13ºC emcerca de 3000 horas/dia.

5. Refrigeração de líquido através do “Freecooling” de líquido • O “Free cooling” de líquidoenvolve um sistema de troca de calor; • O compressor é arrefecidoatravés de um circuitolíquido com um trocador de calorlocalizadoexternamente. • Um trocador de calorestáligado a um evaporador, quetambémestáligado a um circuitolìquido; • A unidadepodefuncionarcomo um sistemas “standard” de refrigeração sob condições de baixatemperaturaambiente; • A combinação de refrigeração com o “free cooling” e o compressor de arrefecimento é possível.

6. Questõesgeográficas do “free cooling” Fonte: http://cooling.thegreengrid.org/europe/WEB_APP/calc_index_EU.html

7. Questõesgeográficas do “free cooling” Fonte: http://cooling.thegreengrid.org/europe/WEB_APP/calc_index_EU.html

8. Refrigeração de ar através de “Free cooling” • Utilizaçãodireta de ar fresco quando a temperaturaexternaestiverabaixo de um limitemáximopreviamentedefinido; • Imsistema de recirculação de ar é utilizadaparamisturar o ar exterior de maneira a obter a condiçãonecessáriapara o fornecimento de ar; • O arexternonecessita de ser analisado e condicionadoneeds to be analysed and conditioned (por ex. filtrado): a poluição a humidade e a possívelcondensação do arseriamproblemáticaspara o equipamento de TI. Ventilador HP de refrigeração de ar através de “free cooling” para o “datacenter” Fonte: www.datacenterknowledge.com

9. Refrigeração de ar através do“Free cooling” Refrigeração de ar através de “Free Cooling”HP:estratégias de refrigeração para equipamento - HP

10. Refrigeração de aratravés de “Free cooling” Concentração de poluentes • A imagemmostra o mapa de concentração de poluentesnaEuropaem 2008; • A concentração de poluentes é, emdeterminadoslocais, consideradaumabarreirapara a utilização de refrigeração de aratrvés do “free cooling”: a utilização e a manutenção de filtros é, muitasvezes, obrigatória;

11. Refrigeração de águaatravés do “Free cooling” (utilizaçãodiretadaágua) “Free cooling” indireto com a utilizaçãodireta do economizador de água de: ASHRAE Save energy now presentation, 2009

12. Refrigeração de águaatravés do “Free cooling” (utilizaçãodiretadaágua) • A refrigeração do aratravés do “free cooling” utililizaarexternopara a refrigeraçãodireta de líquidosarrefecidos; • Normalmente, as torres de refrigeraçãosão o sistema principal utilizadanestaabordagem; • Um trocador de caloradicional/ “drycooler”, estáligadodiretaouindiretamente • A abordagemenvolvefrequentementerefrigeraçãonaplacaou no rack. Umatemperaturamaiselevadaparalíquidos e um delta T pequenoquepermitegrandespoupançasevitandooscjillersemquasetodososcasos. • Num sistemacondensador, água é distribuídadiretamenteatravés de umaserpentina de refrigeração. Os sistemasmaiscomuns de eonomizaçãodireta de e águautilizabobinasindependentes de uniodade CRAC parapermitir a refrigeração de ambas as fontes (“free cooling” ou “cooling DX”)

13. Refrigeração de águaatravés de “Free cooling” (utilizaçãodiretadaágua) “Free cooling” indireto com utilizaçãoindireta do economizador de águaatravez de um trocador de calor De: ASHRAE Save energy now presentation, 2009

14. Refrigeração de águaatravés do “Free cooling” (utilizaçãodiretadaágua) • Num sistemaindireto, é adicionado um trocador de calorparaseparar o condensador dos “loops” de águadaáguaarrefecida; • O sistema é normalmenteutilizado num conjunto de refrigeradores de água; • A energiaadicional é utilizadaparabombearáguaatravés de um trocador de calor.

15. Recuperador de calor

16. Recuperador de calor • Mesmoque o calor residual de um “datacenter” esteja a baixastemperaturas (ar a temperaturasmáximas de 40º- 45ºC) emcomparação com processosindustriais, é possívelimplementarumarecuperaçãoparamaximizar a eficiênciamáxima de todo o sistema; • Dependodapotênciadarefrigeração, é possívelutilizar o calorrejeitado do sistema de águarefrigeradaparapré-aquecimento de outrosmeios (águaparasistemas de aquecimento de escritóriosouáguassanitárias, água do sistemadabomba de calor); • Se nenhumsistemaserviçoexterno é acessível, pode ser implementado um sistemaativado de calorpara o próprio “data center”, atravésdacombinação do calordesperdiçado dos refrigeradores, com um refrigerador de absorção.

17. Recuperador de calor Sistema de recuperação de calor Intel (Fonte: Intel)

18. Abordagensparaumarefrigeração modular Tecnologia de refrigerador de águaparainstalações de servidor de altadensidade. Do SistemaModelar de RegrigeraçãodaHP

19. Abordagens para a refrigeração modular • Seguindo o últimodesenvolvimentonaabordagem molecular para TI e fornecimento de energia, as soluções de refrigeração modular sãoutilizadasfrequentementenareforma dos “datacenters”; • Em “datacenters” existentes, a refrigeração modular combinaváriastécnicas, como o nível rack e o nível de refrigeração de ar; • O sistema modular: • Previnepontosquentes (é um rack com um gradientetérmicouniforme); • Permitealtadensidade (até 35 kW / rack) – com umapequenapegadaambiental • Respeita as condiçõesambientaisnecessárias (refrigeração de precisão). • A tecnologiapode ser utilizadaparaeliminar a necessidade de sistemas de refrigeraçãoadicionalnareforma de ”datacenters” e permiteumacargaespecífica superior por rack.

20. Utilização de armazenamentotérmico • O armazenamentotérmico é um sistemaquepode ser integrado no sistema de refrigeraçãoparagerircondiçõesespecíficas (picos, interrupções), menorconsumo de energia e eliminarunidades de refrigeraçãoadicional(chillers). Source: Intel

21. Utilização de armazenamentotérmico • Um sistema de armazenamento de calorpermite a eliminação de umaunidade de refrigeraçãoadicional. É de tamanho normal apenasparacobrirospicos de cargapermitindoque o refrigeradortrabalhequando a temperatura exterior se encontrar a umatemperatura inferior, tendo um maior COP. O Armazenamento do friopode ser fornecidopor um período de funcionamentolimitado , porexemplo, no caso de falha do sistema; • O conceitopermitereduzir o consumo de energia e aumentar a redundância e a fiabilidade do sistema. A água é normalmenteutilizadacomofluído. EM algunscasos, ossistemas de mudança de fasesãoutilizados, envolvendogelo e outrosmateriais com umamudança de fase a temperaturasinferioresousuperiores. • Os sistemas de armazenamentorequeremmaiorescustos de investimento e de disponibilidade do espaço, maspermitemcustosoperacionaismaisbaixos. Umasolução de armazenamantotérmico no sistema de refrigeração no “datacenter” podetambém ser utilizadocomo base para a reutilização de desperdícios de calor (para o aquecimentoouparaalimentarumabomba de calor).

22. Exemplosparamelhorespráticas e experiências Vìdeo do “free cooling” do “Data Center” de TI da Intel

23. Vìdeo do “free cooling” do “Data Center” de TI da Intel • Vìdeo do “free cooling” do “Data Center” de TI da Intel (5 minutos) • http://www.youtube.com/watch?v=SRn_xW7VtWc

24. ReduzirosCustos do “Data Center” com um economizador de ar (Source: Intel) O consumo total de energia do “trailer “ era aproximadamente de 500 kilowatts (KW) quando o arcondicionado era utilizadoem ambos oscompartimentos. Aoutilizar o economizador, a carga de refrigeração DX ,no compartimentoeconomizador, foireduzido de 11.78 KW t para 28.6 KW, representadoumaredução no consumo de energia de 74%

25. ReduzirosCustos do “Data Center” com um economizador de ar Variação de temperatura e humidade no compartimento do economizador de ardesdeJeneiroatéMaio de 2008 (Source: Intel)

26. Discussão Questõesralativasaomódulo

27. Questões/Discussõesrelativasaomódulo • Consideraque o “free cooling” é uma boa soluçãopara a eficiênciaenergética a ser consideradanasuacidade? • Na suaopinião, qualdeveria ser a soluçãomaisadequada? Refrigeração de arou de água? • Porque é que o modoindiretooferececustosoperacionaismais altos?

28. Sugestões para uma leitura complementar Documentostécnicos Publicações Online P Etc

29. Sugestõesparaleiturascomplementares • Data Center Heat Recovery Helps Intel Create Green Facility • www.intel.com/it/pdf/Data-Center-Heat-Recovery.pdf • European Free CoolingTool (The Green Grid) • http://www.thegreengrid.org/en/Global/Content/Tools/EuropeanFreeCoolingTool • Reducing Data Center Cost with an Air Economizer • http://www.intel.com/content/www/us/en/data-center-efficiency/data-center-efficiency-xeon-reducing-data-center-cost-with-air-economizer-brief.html • Free Cooling with data center economizer solutions • http://www.42u.com/cooling/economizers/economizers.htm