Key Aspects for Selecting Precision AC in Critical Environments – Português

Na era digital acelerada de hoje, a demanda por resfriamento em data centers e salas de servidores está em alta. Garantir a operação eficiente e estável dos equipamentos depende da seleção criteriosa de unidades de ar condicionado de precisão. No entanto, os vários tipos e especificações técnicas dos condicionadores de ar de precisão podem tornar uma tarefa difícil articular claramente seus requisitos de resfriamento ao solicitar suas cotações.

Neste artigo, aproveitaremos anos de experiência na seleção e projeto de soluções de ar condicionado de precisão para clientes. Nosso objetivo é fornecer os aspectos essenciais para selecionar ar condicionado de precisão em ambientes críticos, na perspectiva dos clientes, para aprimorar sua comunicação com fabricantes ou outros fornecedores sobre suas necessidades de ar condicionado de precisão. Se você não está familiarizado com os produtos de ar condicionado de precisão e se preocupa em descrever com precisão seus requisitos, correndo o risco de que suas necessidades não sejam atendidas, encorajamos você a continuar lendo para se preparar para futuras discussões.

Como Funciona o Ar Condicionado de Precisão?

Antes de começarmos a discutir como selecionar PACs adequados, pode ser útil fornecer uma visão geral de seus princípios básicos. Conforme ilustrado na imagem a seguir, o princípio de um sistema de ar condicionado de precisão resfriado a ar padrão pode ser descrito da seguinte forma:

1. Compressor: O ciclo começa com o compressor, que aspira o refrigerante gasoso de baixa pressão (aproximadamente 12°C) e o comprime em gás de alta pressão e alta temperatura (aproximadamente 80°C).
   ( Como exatamente a compressão aumenta a temperatura? )
2. Condensador: O gás de alta pressão entra no condensador, onde libera calor por meio da ação de resfriamento de um ventilador e condensa em líquido de alta pressão e temperatura ambiente (aproximadamente 35°C).
3. Válvula de Expansão: O refrigerante líquido condensado flui então pela válvula de expansão. Dentro da válvula de expansão, o refrigerante sofre redução de pressão, resultando em queda de temperatura, transformando-se em líquido de baixa pressão e baixa temperatura (aproximadamente 7°C).
4. Evaporador: O refrigerante líquido de baixa temperatura entra no evaporador, absorvendo calor do ambiente ao redor (como a sala), fazendo com que ele se vaporize novamente em gás de baixa pressão, alcançando assim um efeito de resfriamento.
5. Ciclo: Após a evaporação, o refrigerante gasoso retorna ao compressor (a temperatura volta a aproximadamente 12°C), completando o ciclo.

Descubra os Requisitos de Sua Carga de Resfriamento

Depois de identificar o método de resfriamento do seu ar condicionado de precisão, é essencial fornecer requisitos específicos de carga de resfriamento.

Primeiro, se você já possui dados específicos sobre as necessidades de carga de resfriamento, deve comunicá-los diretamente ao fabricante para garantir que a unidade de ar condicionado selecionada tenha uma capacidade de resfriamento igual ou superior aos seus requisitos.

Segundo, se você não tiver especificações claras de carga de resfriamento, pode estimá-las com base na carga total da sala de servidores. Isso envolve cálculos baseados no tamanho da sala e na emissão de calor dos equipamentos, usando as seguintes fórmulas:

• Cálculo da Carga de Resfriamento da Sala:

Carga de Resfriamento da Sala = Área da Sala × 0,2 kW/m²

• Cálculo da Emissão de Calor dos Equipamentos:

Emissão de Calor dos Equipamentos = (Carga Total dos Equipamentos de Gabinete em kW ou Capacidade do UPS) × 0,8

• Cálculo Alternativo da Carga de Resfriamento:

Se a informação de carga não estiver disponível, a carga de resfriamento também pode ser calculada como:

Carga de Resfriamento = Área da Sala × (0,35 – 0,5) kW/m²

Entender essas fórmulas de cálculo não é obrigatório; os fabricantes realizarão esses cálculos assim que tiverem informações suficientes. Depois de obter a capacidade de resfriamento necessária, é hora de selecionar os tipos e especificações de ar condicionado de precisão que correspondam aos seus requisitos.

Entenda os Métodos de Resfriamento do Ar Condicionado de Precisão

Depois de calcular a capacidade de resfriamento para o seu espaço de TI, é hora de descobrir como resfriá-lo. Existem quatro tipos de métodos de resfriamento usados em sistemas de resfriamento de precisão de data centers, telecomunicações ou outros ambientes críticos. Cada tecnologia de resfriamento é projetada para se adaptar a condições ambientais específicas.

• Free Cooling
  Esta pode ser a opção mais econômica entre os quatro métodos. O princípio depende da utilização do ar ambiente de baixa temperatura ou de outras fontes naturais de frio. Quando a temperatura externa é suficientemente baixa, o sistema pode introduzir diretamente o ar externo frio no data center ou usar trocadores de calor para transferir o calor do data center para o meio externo frio, evitando ou reduzindo a operação de equipamentos de refrigeração mecânica para economizar energia. Se o seu ambiente operacional estiver em uma região de baixa temperatura, como locais em altas latitudes ou altitudes, um sistema de resfriamento com free cooling pode reduzir significativamente o PUE dos seus data centers.
• Resfriado a Ar
  Adequado para data centers de pequeno a médio porte, levando em consideração a localização e o espaço de instalação da unidade externa. Funciona usando ventiladores para aspirar o ar externo. O ar passa pela serpentina do evaporador, onde o refrigerante absorve calor do ar. O refrigerante aquecido vai então para a serpentina do condensador externo, onde ventiladores sopram ar sobre a serpentina para liberar o calor na atmosfera. O refrigerante resfriado retorna ao evaporador para repetir o processo. Para alguns locais com fonte natural de frio estável, escolher PACs com uma combinação de tecnologia resfriada a ar e free cooling é bastante sensato.
• Resfriado a Água
  Em um sistema resfriado a água, o comprimento da tubulação de circulação do refrigerante é relativamente curto, o que resolve a limitação dos condicionadores de ar resfriados a ar, onde a tubulação de refrigerante não pode ser estendida demais devido a possíveis perdas de pressão e redução de eficiência. Aqui, a água atua como meio de transferência de calor. O refrigerante absorve calor no evaporador e se torna um gás de alta pressão e alta temperatura. Ele flui então para um condensador resfriado a água, onde a água circula ao redor dos tubos do condensador. A água absorve o calor do refrigerante, resfriando-o de volta a líquido. A água aquecida é então enviada a uma torre de resfriamento, onde libera o calor no ar e é resfriada para ser recirculada. Observe que os sistemas resfriados a água não precisam de condensadores externos, mas normalmente exigem torres de resfriamento para dissipar o calor de forma eficaz.
• Água Gelada
  Os PACs de água gelada se destacam em operações de grande escala ao fornecer de forma eficiente um resfriamento consistente em distâncias maiores. Uma unidade de chiller resfria a água a uma baixa temperatura (a água gelada). Essa água gelada é bombeada por uma rede de tubulações até unidades de tratamento de ar ou serpentinas de resfriamento no data center. O ar no data center passa sobre essas serpentinas, e o calor do ar é absorvido pela água gelada. A água agora aquecida retorna ao chiller para ser resfriada novamente, completando o ciclo. Esse projeto permite um controle preciso de temperatura e se integra perfeitamente às opções de free cooling, aumentando significativamente a eficiência energética geral nos data centers.

Durante suas discussões com os fabricantes, eles ajudarão você a identificar o método de resfriamento mais adequado com base no seu contexto geográfico. Embora esses métodos de resfriamento possam atender à maioria das necessidades de resfriamento em ambientes críticos, se você exigir maior eficiência e confiabilidade, ou se o seu equipamento tiver alta densidade ou carga computacional, talvez queira explorar ar condicionado de precisão de dupla fonte ou soluções de resfriamento líquido para data centers.

Analise Suas Condições Ambientais

Uma análise cuidadosa do seu local para configurar o sistema de resfriamento sempre foi essencial para minimizar seus custos, reduzir sua Eficácia no Uso de Energia (PUE) em ambientes críticos e também prolongar a vida útil do seu equipamento. Em geral, o que você deve considerar é tudo relacionado à umidade e temperatura. Com base nisso, você deve pensar em sua localização geográfica, como sua latitude e altitude.

• Temperatura
  Sua localização geográfica é um aspecto fundamental que costumamos considerar ao confirmar os tipos do seu ar condicionado de precisão, pois indica se o seu sistema de resfriamento obtém uma fonte de frio estável da natureza. Assim, conseguimos esclarecer se o free cooling e o PAC resfriado a ar podem ser usados na sua região, o que significa que soluções mais econômicas são opcionais. Sua latitude e altitude são dois aspectos-chave nos quais precisamos nos concentrar:
• Latitude
  Latitudes mais altas geralmente proporcionam temperaturas mais baixas e estáveis, permitindo que os interessados em data centers aproveitem uma fonte natural de frio consistente, o que pode ajudar a reduzir os custos de energia. De modo geral, quando a latitude ultrapassa 30°, especialmente em países ou regiões do norte, o uso de sistemas de resfriamento natural se torna mais econômico e viável.
• Altitude
  Semelhante à latitude, altitudes mais altas resultam em temperaturas do ar mais baixas. Para cada 1.000 metros de ganho de elevação, a temperatura normalmente diminui em aproximadamente 6,5°C. Esse efeito de resfriamento é particularmente vantajoso para data centers, pois também fornece uma fonte estável e consistente de ar frio.
  No Colorado, EUA, onde muitos data centers estão localizados em elevações superiores a 2.500 metros, eles utilizam técnicas de resfriamento natural que reduzem muito o consumo de energia, alcançando economias de energia de 30-60% em comparação aos sistemas de ar condicionado tradicionais. Essas implementações demonstram como aproveitar a altitude pode levar a eficiências operacionais significativas nas estratégias de resfriamento.
• Umidade
  Como você deve saber, a evaporação de líquidos absorve calor do ambiente ao redor. Com base nesse princípio, os sistemas de ar condicionado de precisão resfriados a água são projetados para complementar o free cooling e os sistemas de resfriamento de precisão resfriados a ar, especialmente quando a distância entre as unidades externa e interna apresenta desafios.
  No entanto, nem todo local é adequado para selecionar um projeto resfriado a água. Uma razão fundamental é que a evaporação é significativamente influenciada pelos níveis de umidade ambiental. A alta umidade pode desacelerar ou até mesmo interromper o processo de evaporação, diminuindo a eficácia dos sistemas resfriados a água.
  Em regiões com umidade consistentemente alta, o desempenho de resfriamento dos sistemas resfriados a água pode ser comprometido, levando a maior consumo de energia e menor eficiência. Portanto, é essencial avaliar as condições locais de umidade ao considerar soluções de resfriamento de precisão resfriadas a água. Em contraste, em áreas com níveis mais baixos de umidade, os sistemas resfriados a água podem operar de forma mais eficaz, oferecendo economias substanciais de energia e melhor eficiência de resfriamento.
  ( Você pode gostar: A Umidade como Barreira Oculta: Por que Ela Complica a Escolha de PACs Resfriados a Água )

Além do que mencionamos acima, há algumas dicas que queremos compartilhar com você:

• Primeiro, quando a temperatura externa excede 45°C, é necessária uma unidade externa maior — especificamente, uma com capacidade de resfriamento maior do que a unidade externa de tamanho padrão correspondente à unidade interna em condições normais de temperatura (normalmente 25–35°C).
• Segundo, se a temperatura externa ultrapassar 50°C, devem ser selecionados sistemas de ar condicionado resistentes a altas temperaturas, pois as unidades convencionais podem falhar em operar com eficiência ou até mesmo desligar devido ao superaquecimento.
• Por último, mas não menos importante, para ambientes especiais (por exemplo, áreas costeiras com alta névoa salina, campos de petróleo ou regiões com gases corrosivos), o tratamento anticorrosivo da unidade externa é essencial para evitar danos aos seus componentes metálicos e prolongar sua vida útil. Em ambientes de petróleo e gás em particular, medidas adicionais à prova de explosão devem ser consideradas para cumprir as normas de segurança e evitar riscos de incêndio ou explosão causados por gases inflamáveis.

Entenda os Métodos Comuns de Fornecimento de Ar

Diferentes modelos de sistemas de resfriamento de precisão podem ser projetados com tipos variados de fornecimento de ar. Por exemplo, o fluxo ascendente do difusor de ar normalmente corresponde a condicionadores de ar com capacidades de resfriamento menores, enquanto sistemas de ar condicionado de salas maiores tendem a usar projetos de fluxo ascendente ou descendente. Há cinco métodos para sua referência:

1. Fluxo ascendente do difusor de ar: Quando a altura do teto é inferior a 300mm, a distância de fornecimento de ar não deve exceder 8 metros.
2. Fluxo ascendente do duto: Geralmente usado para áreas com cargas de calor menores e distâncias de fornecimento de ar maiores.
3. Fluxo descendente de baixo do piso: Adequado para situações em que a altura do piso excede 300mm.
4. Fluxo descendente do ventilador sob o piso: Adequado para alturas de piso que excedem 450mm, permitindo distâncias maiores de fornecimento de ar.
5. Fluxo de ar horizontal: Comumente usado em corredores fechados de ar quente e frio, bem como em ambientes de micro-módulos.

Os métodos de fornecimento de ar às vezes correspondem a requisitos diferentes de capacidade de resfriamento. Para pequenos sistemas de resfriamento de precisão, como o Soeteck 7.5-27.5kW Room Precision AC, um difusor de ar geralmente é projetado e instalado no corpo do PAC, o que significa que você não pode optar por removê-lo da sua lista final de cotações. No entanto, para ar condicionado de precisão de resfriamento de salas em maior escala, os métodos de fornecimento de ar são opcionais. Especificar claramente seus requisitos de resfriamento ajudará seus fornecedores a projetar uma solução melhor para você.

Esclareça Suas Condições de Instalação

Existem vários aspectos das condições de instalação do ar condicionado de precisão que influenciam suas soluções de resfriamento. Em geral, a distância entre as unidades interna e externa e o espaço do local de instalação do seu PAC. Com base em nossa experiência e conhecimento, compartilhamos alguns motivos potenciais pelos quais você precisa prestar atenção a eles:

• A Distância Entre as Unidades Interna e Externa
  A distância entre as unidades interna e externa costuma ser um “desafio” para alguns projetos grandes. Isso porque uma distância muito longa levará a baixa pressão  nas linhas de refrigerante. Isso pode resultar em resfriamento inadequado, eficiência reduzida e maior consumo de energia, o que significa um PUE mais alto. Nesse caso, os sistemas de free cooling e os sistemas resfriados a ar provavelmente não são opções para você. No entanto, para os PACs resfriados a água e os PACs de água gelada, isso nunca será um problema.
  ( Você pode gostar: Quais São as Diferenças Entre os PACs Resfriados a Água e os de Água Gelada?)
• Espaço de Instalação 
  O espaço de instalação é essencial para selecionar o sistema de resfriamento de precisão adequado. Os sistemas resfriados a ar precisam de espaço suficiente de ventilação externa e proximidade das unidades internas para manter a eficiência. Os sistemas de resfriamento natural dependem de caminhos adequados de ar fresco e devem evitar a contaminação por fontes de calor; o espaço limitado pode reduzir sua eficácia. Os sistemas resfriados a água exigem espaço externo para torres de resfriamento e tubulações, enquanto as unidades de água gelada precisam de acesso a linhas centralizadas de resfriamento e de folga adequada de teto ou piso.

Confirme os Requisitos de Sua Fonte de Alimentação

Ao selecionar unidades de ar condicionado, você precisa verificar os requisitos de energia, incluindo tipo de tensão e frequência. Diferentes indústrias e regiões têm padrões de energia distintos, que podem influenciar o projeto das unidades de ar condicionado de precisão. Aqui estão alguns padrões de energia comuns:

• Tensão padrão: 380V, 60Hz/50Hz, trifásico
• Sudeste Asiático (Filipinas): 480V, 50/60Hz ou 230V, 50/60Hz
• A maioria dos países sul-americanos (excluindo Argentina e Chile): 208V, 60Hz
• EUA/Canadá: 208V, 60Hz

Para os fabricantes, requisitos especiais de energia podem envolver personalização não padrão, por isso é essencial comunicar essas informações durante suas discussões para garantir a operação bem-sucedida do seu equipamento na entrega.

Conclusão

Comunicar com eficácia seus requisitos de resfriamento de precisão aos fabricantes é crucial para garantir o desempenho ideal na sua sala de servidores. Concentre-se em fornecer cálculos claros de carga de resfriamento, especificar os métodos de descarga de ar e detalhar as condições de instalação. Ao fazer isso, você não apenas facilitará uma melhor compreensão de suas necessidades, mas também aprimorará sua colaboração com os fornecedores. Considere criar uma lista de verificação de requisitos essenciais para agilizar suas discussões e permanecer aberto à escalabilidade futura das suas soluções de resfriamento. Contar com especialistas pode aumentar ainda mais sua capacidade de garantir sistemas de resfriamento eficientes e confiáveis, adaptados às suas demandas operacionais.

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( Você pode gostar: Arquivo de Condicionadores de Ar de Precisão da Soeteck )