Módulo 7 Ventilación natural y recuperación del calor residual Versión 1.0 22 de septiembre de 2011

Ventilación natural, ventilación natural por aire, ventilación natural líquida Ventilación natural y cuestiones geográficas

Ventilación natural La "ventilación natural" es una técnica que proporciona refrigeración mediante el uso del reducido nivel de temperatura del aire exterior / del agua en comparación con las condiciones interiores requeridas; Cuanto menor sea la temperatura exterior media durante el año, mayor será la posibilidad de recurrir a la ventilación natural y el nivel de eficiencia; La estrategia de ventilación natural ofrece, básicamente, dos opciones que no requieren refrigeración : Refrigeración utilizando aire ambiental; Refrigeración utilizando agua a temperatura ambiente.

Ventilación natural por aire Algunos autores consideran que el potencial de la "ventilación natural por aire" es superior, ya que el aire está disponible en cantidades ilimitadas y a temperaturas más altas; Sin embargo, otros autores apuntan que la "ventilación natural por aire" se debe aplicar con cierta precaución; No se recomienda el uso de economizadores estándar sin analizar previamente las condiciones climáticas (la temperatura y las fluctuaciones de la humedad), así como los posibles agentes contaminantes que hay en el aire; Sin embargo, generalmente se recomienda el uso de intercambiadores de calor mediante líquido (agua / aire) para que la temperatura de bulbo húmedo sea inferior a 13 ° C durante 3.000 horas / año.

Ventilación natural líquida La ventilación natural líquida necesita un sistema de intercambio de calor; El compresor se enfría a través de un circuito líquido con un intercambiador de calor externo integrado; Un intercambiador de calor extra se conecta a un evaporador, que también está conectado al circuito de líquido; La unidad puede funcionar como un sistema de refrigeración estándar o con la ventilación natural bajo condiciones de poca temperatura ambiente del aire; Es posible conseguir una refrigeración combinada empleando la ventilación natural y la refrigeración con compresor.

Cuestiones geográficas para la ventilación natural Fuente: http://cooling.thegreengrid.org/europe/WEB_APP/calc_index_EU.html

Cuestiones geográficas para la ventilación natural Source: http://cooling.thegreengrid.org/europe/WEB_APP/calc_index_EU.html

Ventilación natural por aire Uso directo de aire fresco cuando la temperatura exterior está por debajo de un nivel máximo definido; Se utiliza un sistema de recirculación de aire para mezclar el aire exterior con el fin de obtener las condiciones necesarias para el suministro de aire; El aire exterior se debe analizar y acondicionar (por ejemplo, filtrarse), ya que la contaminación, la humedad y la posible condensación serían un problema para los equipos informáticos. Ventilador HP para la ventilación natural por aire de un centro de datos Fuente: www.datacenterknowledge.com

Ventilación natural por aire Ventilación natural por aire de HP de: Estrategias de refrigeración para los equipos informáticos - HP

Ventilación natural por aire Concentración de agentes contaminantes La Figura muestra un mapa de Europa de la concentración de agentes contaminantes en 2008; La concentración de agentes contaminantes en algunos lugares se considera un obstáculo para el uso de la ventilación natural por aire: muchas veces es obligatorio el uso y el mantenimiento de filtros;

Ventilación natural por agua (uso directo de agua) Ventilación natural indirecta con uso directo de un economizador de agua lateral De: presentación de ASHRAE Save energy now, 2009

Ventilación natural por agua (uso directo de agua) La ventilación natural por agua utiliza el aire exterior para la refrigeración directa de los líquidos de refrigeración; Normalmente, las torres de refrigeración son el principal sistema que se utilizada en este método; Se conecta directa o indirectamente un intercambiador de calor adicional / drycooler; Este sistema muchas veces necesita una refrigeración directa incorporada o en el rack. Se puede alcanzar una temperatura más alta en los líquidos y la temperatura delta menor permite conseguir un importante ahorro, evitando en casi todos los casos el uso de refrigeradores; En un sistema de condensador directo, el agua se distribuye directamente a través de la bobina de refrigeración. Los sistemas más comunes que cuentan con un economizador de agua directa utilizan bobinas independientes dentro de la unidad CRAC para permitir la refrigeración de una de las dos fuentes (ventilación natural o refrigeración DX).

Ventilación natural por agua (uso indirecto del agua) Ventilación natural indirecta con uso indirecto de un economizador de agua lateral, utilizando un intercambiador de calor De: presentación de ASHRAE Save energy now, 2009

Ventilación natural por agua (uso indirecto del agua) En un sistema indirecto se añade un intercambiador de calor con el fin de separar los circuitos de agua del condensador y el agua enfriada; Este sistema se suele utilizar junto a enfriadores refrigerados por agua; Se emplea una carga de energía adicional para bombear agua a través del intercambiador de calor.

Recuperación del calor residual

Recuperación del calor residual Aunque el calor residual de un centro de datos alcanza una temperatura muy baja (el aire está a 40-45 ° C como máximo) en comparación con los procesos industriales, es posible recuperar ese calor para maximizar la eficiencia de todo el sistema; Dependiendo de la potencia frigorífica instalada, es posible utilizar el calor evacuado por el sistema de agua helada para precalentar otros dispositivos (el agua de los sistemas de calefacción de la oficina o el agua sanitaria, el sistema de bombeo del agua caliente); Si no se puede acceder a ningún servicio externo, se puede implementar un sistema activado por calor para el propio centro de datos, que combina el calor residual de los refrigeradores con un refrigerador por absorción.

Recuperación del calor residual Sistema avanzado de recuperación del calor de Intel (Fuente: Intel)

Estrategias para la refrigeración modular Tecnología de refrigeración por agua para las instalaciones de servidores de alta densidad De Sistema de Refrigeración Modular de HP

Estrategias para la refrigeración modular A raíz de los últimos avances en la estrategia modular de los equipos informáticos y el suministro de energía, a menudo se utilizan soluciones de refrigeración modular en la remodelación de los centros de datos; En los centros de datos existentes, la refrigeración modular combina diversas técnicas de enfriamiento, como la refrigeración a nivel del rack y a nivel del aire; El sistema modular : evita los puntos calientes (es un rack con un gradiente de temperatura uniforme); permite la alta densidad (hasta 35 kW / rack), con un tamaño reducido; respeta estrictamente las condiciones ambientales requeridas (refrigeración de precisión). Se puede utilizar esta tecnología para eliminar la necesidad de contar con sistemas de refrigeración adicionales en la remodelación de los centros de datos y permite una mayor carga específica por rack.

Uso del almacenamiento térmico El almacenamiento térmico es un sistema que se puede integrar en el sistema de refrigeración con el fin de manejar las condiciones particulares (picos, interrupciones), de lograr un menor consumo de energía y de eliminar las unidades adicionales de enfriamiento (refrigeradores). Source: Intel

Uso del almacenamiento térmico Un sistema de almacenamiento térmico permite la eliminación de una unidad de refrigeración adicional. Por lo general, tiene el tamaño justo para cubrir los picos de carga, permitiendo que el refrigerador funcione cuando el aire exterior se encuentra a una temperatura más baja, con un coeficiente de rendimiento superior. Se puede proporcionar almacenamiento frío durante un período limitado de funcionamiento, por ejemplo, en caso de fallo del sistema; Este concepto permite reducir el consumo de energía y aumentar la redundancia y la fiabilidad del sistema. Por lo general, el fluido que se utiliza es el agua. En algunos casos, se emplean sistemas de cambio de fase, utilizando hielo u otros materiales con un cambio de fase a temperaturas inferiores o superiores; Los sistemas de almacenamiento requieren un mayor gasto de inversión y la disponibilidad de espacio, pero permiten reducir los costes operativos. También se puede utilizar una solución de almacenamiento térmico en el sistema de refrigeración del centros de datos como base para la reutilización del calor residual (para la calefacción o para alimentar una bomba de calor).

Ejemplos y experiencias de las mejores prácticas Vídeo de la ventilación natural de los equipos informáticos del centro de datos de Intel

Vídeo de la ventilación natural de los equipos informáticos del centro de datos de Intel Vídeo de la ventilación natural de los equipos informáticos del centro de datos de Intel (5 minutos) http://www.youtube.com/watch?v=SRn_xW7VtWc

Reducción de los costes del centro de datos con un economizador de aire (Fuente: Intel) El consumo total de energía del trailer era de aproximadamente 500 kilovatios (KW) cuando se utilizó aire acondicionado en ambos compartimentos. Cuando se empleó el economizador, la carga de enfriamiento DX en el compartimiento del economizador se redujo de 111,78 KW a 28,6 KW, lo que representa una disminución del 74% en el consumo de energía.

Reducción de los costes del centro de datos con un economizador de aire Variación de humedad y temperatura de enero a mayo de 2008 en el compartimento del economizador de aire (Source: Intel)

Debate Cuestiones relacionadas con el módulo

Cuestiones/debates relacionados con el módulo ¿Crees que en tu ciudad la "ventilación natural" es una solución adecuada y energéticamente eficiente que se debe tener en cuenta? Según tu punto de vista, ¿cuál debería ser la solución más adecuada? ¿la refrigeración por aire o por líquido? ¿Por qué el modo indirecto produce mayores gastos de explotación?

Sugerencias de lecturas adicionales Libros blancos Publicaciones en línea Etc

Sugerencias de lecturas adicionales Data Center Heat Recovery Helps Intel Create Green Facility www.intel.com/it/pdf/Data-Center-Heat-Recovery.pdf European ventilación natural Tool (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 ventilación natural with data center economizer solutions http://www.42u.com/cooling/economizers/economizers.htm