“SISTEMA PARA RESFRIAMENTO BASEADO EM DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA PARA EQUIPAMENTOS ELETROELETRÔNICOS EM AMBIENTES CRÍTICOS” 001. A presente invenção se refere ao campo técnico de engenharia eletroeletrônica em geral. 002. Em ambientes críticos, como por exemplo em data centers, centros cirúrgicos, museus, é comum a necessidade de um sistema de arrefecimento controlado e contínuo, visto que os equipamentos eletroeletrônicos, hoje em dia, emitem uma quantidade muito grande de calor, em virtude do aumento do número de processadores e demais componentes elétricos e eletrônicos dentro de um mesmo equipamento. Esse ambiente de temperaturas elevadas pode ocasionar falhas nestes equipamentos, além de outros tipos de problemas, como o desconforto térmico das pessoas que utilizam o ambiente. 003. Para solucionar o problema do aquecimento do ambiente, normalmente, são instalados condicionadores de ar de precisão, que operam em regime 24/7, 24 horas por dia, 7 dias por semana, consumindo grandes quantidades de energia e a despender diversas horas de manutenção periódica. 004. O principal problema encontrado no arrefecimento de ambientes críticos por meio dos condicionadores de ar de precisão é o alto custo de energia elétrica e junto com a manutenção necessária aos sistema de condicionamento de ar. Em decorrência da necessidade de estarem em pleno funcionamento em períodos contínuos, não se admitindo interrupções muito longas, há a necessidade de se trabalhar com equipamentos reserva, para os casos de falha do sistema de arrefecimento, o que aumenta ainda mais o custo como um todo. 005. Outras soluções propõe versões de condicionadores de ar com expansão indireta (água gelada), como nas versões de expansão direta, -ventiladores radiais eletronicamente controlados, comandados tanto pela pressão diferencial no piso elevado, como por sensores de temperatura posicionados nas tubulações de distribuição de ar frio, que controlam a velocidade destes ventiladores e consequentemente a vazão de ar destes equipamentos conforme a necessidade efetiva do ambiente. Com isto, ao invés de operar com equipamentos ligados e os reservas desligados, se operam com todos os equipamentos ligados, mas produzindo a mesma vazão total de ar para o ambiente, o que reduz o consumo de energia para a refrigeração do ar. Contudo, mesmo assim, há ainda um custo significativo de energia, já que os equipamentos estão sempre tendo que baixar a temperatura no ambiente. 006. Outro problema crítico das soluções que propõe a entrada de ar nos gabinetes para que estes também sejam resfriados, não só o ar ambiente, é que podem facilitar a entrada de sujeira dentro do equipamento, o que também gerará falhas neste. Essa sujeira pode, ainda, se transformar em um isolador entre um componente interno e o ar, fazendo com que sua temperatura aumente mais do que o normal, ocasionando falhas. O calor e a sujeira são os principais motivadores de avarias elétricas de peças e de sistemas completos, com possibilidade de danos consideráveis. 007. O objetivo da presente solução, portanto, é um sistema de resfriamento que pressupõe não apenas o resfriamento do ar, mas a refrigeração dos equipamentos. Para isso, a melhor solução é um sistema que trabalha como um circuito de ar fechado (enclausurado), evitando pontos quentes nos componentes, permitindo a circulação de ar fresco entre eles, sem que permita a entrada de sujeira externa. 008. Para isso, este sistema é projetado como um sistema fechado em que circula água aditivada ou não para a refrigeração da estrutura de dissipação de calor, através de ventiladores de alto desempenho eletronicamente controlados, alto volume de fluxo de ar e alta pressão (pressão positiva em relação à pressão de ar exterior ao sistema), com distribuição de ar ajustável eletronicamente. 009. Neste sistema, os agentes de resfriamento são conectados por meio de entrada e saída entre tubulações em linha presentes no sistema base. 010. Os possíveis aditivos de refrigeração incluem misturas de água com aditivos de proteção e/ou biocidas, misturas de água-glicol e óleos térmicos dentre outros. As conexões de circulação de água do sistema podem ser montadas através de encanamento de água padrão 1½ polegadas com rosqueamento externo. O sistema enclausurado de circulação de ar de alto fluxo é controlado por ventiladores eletrônicos. As conexões da tubulação de água para o resfriamento no sistema de arrefecimento podem ser efetuadas com conexões permanentes, ou seja, soldadas, ou com conexões de rosca ou ainda mangueira flexível reforçada. 011. A caixa de ar é construída de modo a assegurar o fluxo de ar ideal para o permutador de calor. Isso permite desempenho mais eficiente de resfriamento e otimização de fluxo, aliado a baixa emissão de ruído. O permutador de calor pode ser fornecido em cobre, alumínio ou aço inoxidável. Seu suporte está disponível em alumínio, aço, aço galvanizado ou aço inoxidável. Componentes de montagem necessários: permutador de calor, dispositivos de regulação, sensores e flange com conexão de 1½ polegadas para a conexão externa. 012. O posicionamento das aletas de saída de ar resfriado e a superfície e todos os outros componentes são perfeitamente dispostos a fim de otimizar o volume do fluxo, a perda de pressão através do permutador de calor e as exigências de temperatura e atmosfera esperados. 013. No duto de circulação de ar, suas peças de conexão permitem uma ligação de ar estanque entre o permutador de calor e suas juntas (flanges) flexíveis. O duto de conexão pode ser construído em alumínio, aço, aço galvanizado ou aço inoxidável, incluindo vedação total da conexão, para garantir que a conexão de todos os componentes esteja selada da melhor forma possível. 014. As aletas das grades da saída de ar demonstradas na acima são ajustáveis individualmente em dois eixos, permitindo que o fluxo de circulação de ar possa ser milimetricamente ajustado. Isso traz uma vantagem importante para o operador, pois o volume de ar suficiente com o fluxo adequado pode ser fornecido até o final de uma longa fila de equipamentos. Além disso, o ar pode ser direcionado diretamente para determinados componentes que possuam necessidades diferenciadas de resfriamento. 015. A conexão flexível pode ser ligada ao duto de conexão de ar e na base de uma estante de equipamentos para a distribuição de ar, permitindo conexão livre de problemas para a base de distribuição de ar. Isso compensa qualquer desnível entre o duto de conexão, o permutador de calor e a caixa de ar com a base da estante de equipamentos. Não havendo conexão rígida, há também significativa redução do ruído e, assegura a montagem e a manutenção do sistema de forma simples. A conexão flexível tem duas armações metálicas equipadas com um tubo plástico. Ambos os lados selados em relação ao ambiente exterior. 016. Conforme exemplifica a , este sistema pressupõe que o ar circule na base de uma estante de equipamentos. Nela, ventiladores (1) radiais eletronicamente controlados por atuadores (2) que, geram pressão positiva no sistema, empurram o ar através do dispositivo onde circula água fria enriquecida (ou não) com aditivos. Isso causa a redução da temperatura do ar, medida através de sensores (3) (4). Este ar resfriado circula (5) no sistema fechado (enclausurado) até as tubulações de distribuição de ar frio (6), que conduz o ar refrigerado até as saídas de ar onde estão conectados os armários de equipamentos (7), onde podem ser instaladas grelhas capazes de efetuar o direcionamento do ar, caso necessário, resultando no resfriamento dos equipamentos ali instalados. 017. Essa base pode ser construída principalmente com os seguintes componentes: conexão de tubulação em cotovelo, conexão, seção central, condutores e fixadores de cabeamento e, se aplicável, deflectores de ar. A base da estante de equipamentos é construída de forma modular. O sistema pode ser montado com elemento de base e uma estrutura principal através de um sistema de conexão. São possíveis diversas alternativas de montagem, de acordo com a profundidade e o comprimento da base da estante de equipamentos que for adotada. A base de uma estante ainda pode ser deslizada, caso seja necessário efetuar o empilhamento das conexões. Os elementos da base da estante de equipamentos podem ser fabricados em aço e reforçados através de placas de reforço soldadas, parafusadas ou rebitadas. 018. A base da estante de equipamentos pode ser montada em tamanhos diferentes, de acordo com a necessidade. Dimensões da partes componentes correspondem ao tamanho padrão dos gabinetes de controle. Demais peças de canto, seções de centro e peças de ligação necessárias do mesmo tamanho podem ser utilizadas na montagem. Alternativas para o comprimento da estante ou sua finalidade também estão disponíveis, tais como seção principal para acomodar dutos ar equipados com uma ou duas grades de saída ar ou seção intermediária para conexão aos permutadores de calor/conexões flexíveis. 019. A estrutura de circulação de ar para equipamentos exemplificada pela , pode ser dividida em estrutura do duto de ar (que contem as aletas) e estrutura para acomodar cabeamento (aberta), com entrada de cabo opcional. Os dutos de ar são praticamente herméticos. Calhas de conexão padrão podem ser instaladas nos dutos reservados ao cabeamento, a fim de permitir a passagem dos cabos. As estruturas de cabeamento atendem a especificação padrão para armários de distribuição. Podem ser também utilizadas no sistema flanges cegas e flanges de plástico, borracha ou metal. 020. O controle da temperatura é efetuado por um dispositivo de regulação, que pode ser de duas ou três vias, podendo ser usados dependendo da instalação de um acoplador magnético ou válvulas do motor controlado. A temperatura pode ser medida através de uma unidade reguladora ou de controle, dotada de sensor de temperatura. Podem ser utilizados ainda reguladores digitais com sensores de temperatura embutidos ou sistemas de controle com termômetros bimetálicos. Também é possível operar o sistema completo sem um sistema de controle de temperatura. A unidade de controle pode ser instalada dentro da estante de equipamentos ou na porta. Internamente, o sensor de temperatura está instalado numa posição crítica para a medição da temperatura. Um sistema com chaves de controle de fluxo alternadas também podem ser utilizados nas bombas para aumentar a pressão através do permutador de calor. Chaves alternadas podem ser necessárias, quando o agente de arrefecimento está na faixa de temperatura que pode causar condensação. O conjunto interno, em seguida, garante uma temperatura média no trocador de calor acima do ponto de condensação e evita a formação de gotículas de água nas aletas de passagem de ar (acumulação de condensação do ar ambiente). 021. Cabos elétricos podem ser colocados e ligados em caixas de terminais e fusíveis e fontes de alimentação, se aplicável. Podem ser encontrados nas caixas de terminais além dos terminais, fusíveis de segurança e unidades de fornecimento de energia ou ainda reguladores diversos. Várias alternativas possíveis para a instalação de cabos, como parafusos e buchas usando uma calha de conexão padrão para armário de equipamentos, que é encontrada em plástico, borracha ou metal. Essas calhas oferecem várias alternativas de recortes pré-perfurados e de tamanhos diferentes nas quantidades necessárias de material. Calhas sem recortes pré-perfurados com tamanhos diferentes também podem ser utilizadas. Este design de projeto objetiva garantir a melhor possibilidade de exclusão de qualquer poeira nas tubulações. Podem ser utilizadas calhas com certificação. Classes de proteção mais elevadas com outros elementos de vedação também podem ser utilizadas. 023. O ventilador com motor eletronicamente controlado (EC) é instalado juntamente ao seu sistema de segurança e um bocal de entrada de ar. O regulador permite o controle de desempenho, garantindo, assim, adaptação do fluxo de volume de ar, bem como sua compressão. 024. Os armários de equipamentos podem ser conectados uns aos outros através de conexões e parafusos clássicos, permitindo que o sistema seja integrado. 025. A inovação revelada na presente patente traz, dentre outros, os seguintes efeitos vantajosos, que podem ser identificados de plano: Quantidades significativas de calor são reduzidas ao mínimo; mesmo em pequenas áreas; Diminuição dos custos com energia elétrica; Sistema de ar canalizado, projetado como um sistema de ar de circuito fechado, sem nenhuma ingestão externa de poeira (funciona segundo o princípio da pressão positiva), pois o ar sopra de dentro para fora e não o contrário, possuindo no sistema, pressão positiva; O sistema pode ser acoplado diretamente no equipamento que precisa de resfriamento, eliminando a necessidade de se destinar uma sala específica isolada para os equipamentos; É possível direcionar o fluxo de ar de resfriamento diretamente para a fonte de calor, aumentando ou diminuindo automaticamente a quantidade e a direção do ar soprado; O sistema pode utilizar apenas água fria para o resfriamento, não necessitando de compressor; O sistema descrito resfria 15 vezes menos volume de ar. Normalmente os sistemas usados precisam resfriar 75 m3 de ar, pois resfriam todo um ambiente e não só o equipamento; Menor custo de manutenção dos equipamentos atendidos pelo sistema de refrigeração proposto. 026. Os diversos modos de execução da presente invenção não estão limitados aos detalhes construtivos explicitados nesta descrição e figura, na medida em que a presente invenção pode ser aplicada em outras configurações equivalentes. O sistema completo pode ser instalado e montado na maioria dos armários de distribuição padrão. Pode ser montado no sistema de gabinete modular. 027. Os dutos de cabeamento podem ser integrados na base do armário. A entrada do cabeamento se dá através de calhas de conexão padronizadas em materiais sintéticos ou de metal com certificação. Os ventiladores de controle eletrônico potentes geram alto volume de fluxo de ar e alta pressão e a velocidade de ventilação é controlada eletronicamente. O controle de volume de fluxo de ar e pressão é feito através de direcionadores ajustáveis de controle com eixo duplo. O permutador de calor de alto desempenho, pode ser construído, por exemplo, de cobre e alumínio. Opcional: permutador de calor em aço inoxidável para aumentar a proteção contra a corrosão. 028. A presente invenção encontra ampla aplicação industrial em ambientes críticos, como por exemplo em data centers, centros cirúrgicos, museus, é comum a necessidade de um sistema de arrefecimento controlado e contínuo, visto que os equipamentos eletroeletrônicos."WATER DISTRIBUTION COOLING SYSTEM FOR ELECTROELECTRIC EQUIPMENT IN CRITICAL ENVIRONMENTS" The present invention relates to the technical field of electroelectronic engineering in general. 002. In critical environments, such as data centers, operating rooms, museums, the need for a continuous and controlled cooling system is common, since today's electronic equipment emits a very large amount of heat, due to the increased number of processors and other electrical and electronic components within the same equipment. This high temperature environment can cause equipment failures, as well as other types of problems, such as the thermal discomfort of people using the environment. 003. To solve the problem of space heating, precision air conditioners are usually installed, operating 24/7, 24 hours a day, consuming large amounts of energy and spending several hours of power. periodic maintenance. 004. The main problem encountered in cooling critical environments through precision air conditioners is the high cost of electricity and the maintenance required for air conditioning systems. Due to the need to be fully operational at continuous periods, with very long interruptions not allowed, it is necessary to work with spare equipment in case of cooling system failure, which further increases the overall cost. . 005. Other solutions propose versions of indirect expansion (chilled water) air conditioners, as in direct expansion versions, electronically controlled radial fans controlled by both the raised floor differential pressure and temperature sensors positioned on the distribution pipes. cold air, which control the speed of these fans and consequently the air flow of these equipments according to the effective need of the environment. Thus, instead of operating with equipment on and reserves off, they operate with all equipment on, but producing the same total air flow to the environment, which reduces energy consumption for air cooling. However, nonetheless, there is still a significant energy cost, as equipment is always having to lower the temperature in the environment. 006. Another critical problem of the solutions that propose the air in the cabinets so that they are also cooled, not only the ambient air, is that they can facilitate the entry of dirt inside the equipment, which will also generate failures in this. This dirt can also become an insulator between an internal component and the air, causing its temperature to rise more than normal, causing failures. Heat and dirt are the main drivers of electrical damage to parts and complete systems, with the possibility of considerable damage. 007. The purpose of the present solution, therefore, is a cooling system that presupposes not only air cooling but equipment cooling. For this, the best solution is a system that works as a closed air circuit (enclosed), avoiding hot spots in the components, allowing the circulation of fresh air between them, without allowing the entry of external dirt. 008. For this purpose, this system is designed as a closed system that circulates additive or non-additive water for cooling the heat dissipation structure through electronically controlled high performance fans, high air flow volume and high pressure (pressure). positive air pressure outside the system), with electronically adjustable air distribution. 009. In this system, the cooling agents are connected via inlet and outlet between inline pipes present in the base system. 010. Possible cooling additives include water mixtures with protective and / or biocidal additives, water-glycol mixtures and thermal oils, among others. System water circulation fittings can be mounted via standard 1½-inch external threaded water piping. The enclosed high flow air circulation system is controlled by electronic fans. Water pipe connections for cooling in the cooling system can be made with permanent connections, ie welded, or with threaded connections or reinforced flexible hose. 011. The air box is constructed to ensure optimum air flow to the heat exchanger. This allows for more efficient cooling performance and flow optimization coupled with low noise emission. The heat exchanger may be supplied in copper, aluminum or stainless steel. Its bracket is available in aluminum, steel, galvanized steel or stainless steel. Required mounting components: heat exchanger, regulators, sensors and flange with 1½ inch connection for external connection. 012. The positioning of the cooled air outlet fins and the surface and all other components are perfectly arranged to optimize flow volume, pressure loss through the heat exchanger and expected temperature and atmosphere requirements. 013. In the air circulation duct, its connecting pieces allow a watertight air connection between the heat exchanger and its flexible flanges. The connection duct can be constructed of aluminum, steel, galvanized steel or stainless steel, including full connection sealing, to ensure that the connection of all components is sealed to the best of its ability. 014. The air outlet grille vanes shown in the above are individually adjustable on two axes, allowing the air flow to be adjusted millimeter. This has an important advantage for the operator as sufficient air volume with adequate flow can be supplied to the end of a long line of equipment. In addition, air can be directed directly to certain components that have different cooling needs. 015. The flexible connection can be connected to the air connection duct and to the base of an air distribution rack, allowing trouble-free connection to the air distribution base. This compensates for any unevenness between the connection duct, the heat exchanger and the air box with the equipment rack base. With no rigid connection, there is also significant noise reduction and ensures simple assembly and maintenance of the system. The flexible fitting has two metal frames fitted with a plastic tube. Both sides sealed in relation to the outdoor environment. 016. As exemplified by, this system assumes that air circulates at the base of an equipment rack. In it, electronically controlled radial fans (1) controlled by actuators (2), which generate positive pressure in the system, push air through the device circulating cold water enriched (or not) with additives. This causes a reduction in air temperature as measured by sensors (3) (4). This cooled air circulates (5) in the enclosed (enclosed) system to the cold air distribution pipes (6), which carry the cooled air to the air vents to which the equipment cabinets (7) are attached, where they can be installed. grilles capable of directing the air, if necessary, resulting in cooling of the equipment installed there. 017. This base can be constructed primarily of the following components: elbow pipe connection, fitting, center section, cabling conductors and fasteners and, if applicable, air deflectors. The base of the equipment rack is modularly constructed. The system can be assembled with base element and main structure through a connecting system. Several mounting alternatives are possible, depending on the depth and length of the equipment rack base adopted. The base of a rack can still be slid if the connections need to be stacked. Equipment rack base elements can be made of steel and reinforced by welded, bolted or riveted reinforcement plates. 018. The equipment rack base can be mounted in different sizes as required. Dimensions of component parts correspond to the standard size of control enclosures. Other corner pieces, center sections and necessary connection pieces of the same size can be used for assembly. Alternatives for rack length or purpose are also available, such as main section to accommodate air ducts equipped with one or two air outlet grilles or intermediate section for connection to heat exchangers / flexible connections. 019. The equipment air circulation structure exemplified by, can be divided into air duct structure (which contains the fins) and structure to accommodate (open) cabling, with optional cable entry. The air ducts are virtually airtight. Standard connection rails can be installed in the ducts reserved for cabling to allow cables to pass through. Cabling structures meet the standard specification for switch cabinets. Blind flanges and plastic, rubber or metal flanges may also be used in the system. 020. Temperature control is by a two- or three-way regulating device which can be used depending on the installation of a magnetic coupler or controlled motor valves. The temperature can be measured using a regulating or control unit with a temperature sensor. Digital regulators with built-in temperature sensors or control systems with bimetallic thermometers can also be used. It is also possible to operate the complete system without a temperature control system. The control unit can be installed inside the equipment rack or on the door. Internally, the temperature sensor is installed in a critical position for temperature measurement. A system with alternating flow control switches can also be used on pumps to increase pressure through the heat exchanger. Toggle switches may be required when the coolant is in the temperature range that may cause condensation. The internal assembly then ensures an average heat exchanger temperature above the dew point and prevents water droplets from forming in the air vents (ambient air condensation build up). 021. Electrical cords may be placed and wired in terminal boxes and fuses and power supplies, if applicable. They can be found in terminal boxes in addition to terminals, safety fuses and power supply units or various regulators. Several possible alternatives for installing cables such as screws and dowels using a standard equipment cabinet connection rail, which is found in plastic, rubber or metal. These rails offer a variety of different pre-drilled cut-out alternatives in the required quantities of material. Trunks without pre-drilled cutouts of different sizes can also be used. This design design aims to ensure the best possible exclusion of any dust in the pipes. Certified gutters may be used. Higher protection classes with other sealing elements may also be used. 023. The electronically controlled (EC) motor fan is installed together with your safety system and an air inlet nozzle. The regulator allows performance control, thus ensuring adaptation of the air volume flow as well as its compression. 024. Equipment cabinets can be connected to each other through classic fittings and screws, allowing the system to be integrated. 025. The innovation disclosed in the present patent has, among others, the following advantageous effects, which can be identified from plan: Significant amounts of heat are reduced to a minimum; even in small areas; Reduction of electricity costs; Piped air system, designed as a closed-circuit air system with no external dust intake (works on the principle of positive pressure) because the air blows from the inside out and not the other way around, having positive pressure in the system ; The system can be coupled directly to equipment that needs cooling, eliminating the need to assign a specific isolated room to the equipment; It is possible to direct the cooling air flow directly to the heat source, automatically increasing or decreasing the amount and direction of the blown air; The system can only use cold water for cooling, requiring no compressor; The described system cools 15 times less air volume. Normally used systems need to cool 75 m3 of air as they cool an entire environment and not just the equipment; Lower cost of maintenance of equipment serviced by the proposed refrigeration system. 026. The various embodiments of the present invention are not limited to the constructive details set forth in this description and figure to the extent that the present invention may be applied in other equivalent embodiments. The complete system can be installed and mounted on most standard distribution cabinets. Can be mounted on the modular cabinet system. 027. Cabling ducts can be integrated into the base of the cabinet. Cabling is routed through standardized connection rails in certified synthetic or metal materials. Powerful electronic control fans generate high volume air flow and high pressure and the ventilation speed is electronically controlled. Control of air flow volume and pressure is via adjustable dual axis control drivers. The high performance heat exchanger can be constructed, for example, of copper and aluminum. Optional: stainless steel heat exchanger for increased corrosion protection. 028. The present invention finds wide industrial application in critical environments, such as in data centers, operating rooms, museums, the need for a controlled and continuous cooling system is common, since the electronic equipment.
REIVINDICAÇÕES