WO2011121141A1 - Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos - Google Patents

Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos Download PDF

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data processing
interior space
processing center
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PCT/ES2010/000136
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Marc Faig Palomer
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Advanced Shielding Technologies Europe, S.L.
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    • H05K7/20745—Forced ventilation of a gaseous coolant within rooms for removing heat from cabinets, e.g. by air conditioning device

Definitions

  • the present invention relates to a high energy efficiency system for air conditioning of the interior space of a data processing center (CPD).
  • CPD data processing center
  • the present invention is especially suitable for application in CPDs consisting of independent containers, mixed or compact containers, industrial buildings or any other type of building enabled for them.
  • the data processing centers are formed by large rooms or buildings, inside which a large number of electronic equipment for processing the information of a particular company or organization is concentrated. This type of centers requires a high energy consumption, which is currently distributed approximately as follows; electronic equipment 38% - 63%, air conditioning 23% - 54%, uninterruptible power supplies (UPS's) 6% - 13% and lighting 1% - 2%, among other minor installations. Likewise, it is estimated that the costs associated with said energy consumption increase annually between 10% and 25%. "
  • PUE coefficient effectiveness of energy use
  • This coefficient is expressed as the relationship between the energy allocated to the information processing and the total energy consumed by the CPD. The closer to 1 the value of this coefficient is, the greater the use of the energy consumed by the CPD.
  • the consumption of air conditioning equipment usually penalizes the value of the PUE considerably.
  • average PUE values close to 1.05 can be found when natural ventilation cooling systems are used, close to 1.6 in newly installed CPDs that use conventional refrigeration systems, air-cooling gas, water-air type, and to 2.5 and 3 DPCs ⁇ existing with this same type of system.
  • Other coefficients that are also negatively affected by more conventional refrigeration systems are CAPEX and the OPEX The first refers to capital expenditures, while the second refers to operating expenses.
  • Another of the problems of natural ventilation systems is the lack of control over the relative humidity within the interior space of the CPD, which according to existing regulations, type ASHRAE, and to the own requirements of the manufacturers of electronic equipment reaches suitable values close to 50 %.
  • the high energy efficiency system for air conditioning of the interior space of a CPD of the present invention solves the problems set forth above fully satisfactorily.
  • the The system of the present invention employs a passive air-to-air heat exchanger, free of moving elements, configured to allow heat exchange, without cross air contamination, between an outside air flow and a recirculation air flow.
  • said system also allows the recovery of heat dissipated by electronic information processing equipment for later use, and is also complemented by other elements that allow the system to operate in a wide range of geographically distinct geographical areas.
  • the system for air conditioning the interior space of a data center comprising electronic equipment of the present invention comprises a heat exchanger air-air passive, configured to allow heat exchange , without cross air contamination, between an outside air flow and a recirculation air flow, where said recirculation air flow comes from.
  • interior space of the data processing center and is intended to be conditioned after passing through the air-to-air heat exchanger.
  • Said conditioning is intended to guarantee an indoor environment of the CPD with the most relative temperature and humidity values suitable for its proper functioning.
  • the air-to-air heat exchanger is of the heat pipe type, or heat pipes.
  • This type of exchangers is generally formed by a frame comprising a plurality of closed tubes arranged in parallel.
  • the interior of each of these tubes comprises a fluid at a suitable pressure that allows its evaporation and condensation within a certain temperature range.
  • the end or part of the exchanger where the condensation of the fluid occurs causes the release of heat, while the end or part of the exchanger where the evaporation of the fluid occurs causes the absorption of heat.
  • this type of exchanger does not require mobile elements for its correct operation, that is to say it is static, unlike rotary exchangers, so it does not present any electrical consumption, apart from the control and measurement elements that could Associate with it.
  • plate exchangers Another type of passive exchangers that can be used are called plate exchangers. These are formed by a plurality of metal plates arranged in "parallel, with a high thermal inertia; between those that exchange heat from two air flows perpendicular to each other, without the existence of cross air pollution between them.
  • the recirculation air flow is extracted directly from one or more hot aisles in which the heat generated by the electronic equipment is dissipated, and is also introduced directly, after passing through the 1 air-to-air heat exchanger, in one or more more cold aisles to condition the environment inside them.
  • the hot and cold aisles are properly separated between them to avoid mixing the air present in each other.
  • the extraction and introduction are done directly, that is, without the use of ducts or with the least number of them, either naturally or forcedly.
  • the system of the present invention additionally comprises an alternative circuit, or by-pass, when passing through the air-to-air exchanger, configured to deflect a flow of energy recovery air from the interior space in a controlled manner to take advantage of the excess heat of the same. This is done in order to take advantage of the high heat emitted by electronic equipment, either by heating other enclosures near the CPD or domestic hot water circuits, among other forms of use.
  • this alternative circuit consists in mixing the energy recovery air flow with the recirculation air flow at the outlet of the air-to-air heat exchanger, before its introduction into the interior space. What allows to implant the system of the present invention in CPD's located in geographical areas with very low temperatures. All of the above is carried out in a controlled manner, that is, with the necessary control and measurement elements to regulate the flow rate of the energy recovery air flow required at all times.
  • the system of the present invention further comprises complementary cooling means that absorb part of the thermal energy from the recirculation air flow, before its introduction into the interior space.
  • complementary cooling means that absorb part of the thermal energy from the recirculation air flow, before its introduction into the interior space.
  • Such means understand! one or more refrigerant-air gas-type evaporators or water-air heat exchangers, arranged for the purpose of providing an additional cooling load to the recirculation air flow.
  • the exchangers comprise hydraulic circuits connected to the corresponding refrigeration equipment, located outside or inside the CPD. This complement is especially useful for application in CPD's located in geographical areas with very high temperatures.
  • the system of ⁇ the present invention further comprises a first humidification means configured to control the. relative humidity of the recirculation air flow before its introduction into the interior space, in order to ⁇ ensure the ideal conditions of relative humidity.
  • the system of the present invention additionally comprises second humidification means configured to control the relative humidity of the outside air flow before passing through the air-to-air heat exchanger, with the main interest of reducing the dry inlet temperature. of the same.
  • this complement is also accompanied by the refrigeration module described above, which is especially useful for application in CPDs located in geographical areas with very high temperatures.
  • the first and second humidification means are of the evaporative type, in order to avoid the presence of water within the CPD.
  • said means comprise a pressurization group connected to. one or more tanks that spray their water in a controlled manner by means of two independent circuits. One for the outside air flow and one for the recirculation air flow.
  • the present invention is especially suitable for application in CPDs formed by independent " coritainers, mixed or compact containers, industrial buildings or any other type of building enabled for them. Therefore, according to the type of CPD in in which the system of the present invention is implanted, various constructive variants can be carried out, as explained below.
  • the construction variants of the system of the present invention have in common an air-to-air heat exchanger comprising:. ⁇ A first part through which the flow of outside air circulates; Y
  • first and second part are n separate spaces by enclosures to avoid cross contamination between the outside air flow and the recirculation air flow. It is a separation for volumetric purposes in order to isolate the flow of air that circulates through each of the parts of the exchanger avoiding cross contamination.
  • the system of the present invention comprises at least one air-to-air heat exchanger in an upright position that is inside a container configured to be placed on top of the processing center 'of data, said container in turn comprises: • an upper area, where the first part of the air-to-air heat exchanger is located, provided with lateral exterior openings configured to allow the entry and exit of the external air flow; Y
  • the outer side openings can. be constituted with or without grilles, with or without openings or inlets and outlets of the outside air flow, with or without forced ventilation equipment etc.
  • the horizontal interior openings will preferably comprise grilles and forced air extraction / delivery equipment.
  • the system of the present invention comprises an air-to-air heat exchanger in an upright position, where:
  • the first part is inside an external module provided with lateral external openings configured to allow the entry and exit of the external air flow; Y
  • the second part is inside a closed enclosure provided with vertical interior openings configured to allow the entry and exit of the recirculation air flow.
  • the first part of the air-to-air heat exchanger is arranged vertically with respect to the second part thereof.
  • the first part of the air-to-air heat exchanger is arranged horizontally with respect to the second part of it.
  • Figure 1 represents a perspective view of an independent container type CPD, provided with the system of the present invention, according to a first preferred embodiment.
  • Figure 2 represents a first section in profile of the CPD of Figure 1.
  • Figure 3 depicts a second section in profile of the CPD of Figure 1.
  • Figure 4 represents a section in plan according to the cutting plane i- ⁇ of Figure 2.
  • Figure 5 represents a section in plan according to section plane ll-ll of Figure 2.
  • Figure 6 represents an elevation section according to the sectional plane lll-lll of Figure 2.
  • Figure 7 represents an elevation section according to the section IV-IV of Figure 2.
  • Figure 8 represents a sectioned plan view of an independent container type CPD, provided with the system of the present invention, according to a second preferred embodiment.
  • Figure 9 represents an elevation section according to the cutting plane VV of Figure 8.
  • Figure 10 represents a section in profile according to the plane VI-VI of Figure 8.
  • Figure 11 represents a perspective view of a CPD formed by independent containers located inside an industrial warehouse, incorporating the system of the present invention.
  • Figure 12 represents a perspective view of a CPD integrated in a building, incorporating the system of the present invention.
  • Figure 13 represents a sectioned plan view of the CPD of Figure
  • Figure 1 represents a perspective view of a CPD, independent container type, provided with the system (1) of the present invention, according to a first preferred embodiment.
  • FIG. 2 represents a first section in profile of the CPD of Figure 1. It can be seen a system (1) for air conditioning of the interior space of a processing center. data '(2) provided with equipment electronic (3). Said system (1) comprises a passive air-to-air heat exchanger (4), of the heat pipe type or heat pipes, configured to " allow heat exchange, without cross air pollution, between an outside air flow (5 ) and a recirculation air flow (6), wherein said recirculation air flow (6) comes from the interior space of the data processing center (2) and is intended to condition it after passing through the intercomiator air-to-air heat (4).
  • a passive air-to-air heat exchanger (4) of the heat pipe type or heat pipes, configured to " allow heat exchange, without cross air pollution, between an outside air flow (5 ) and a recirculation air flow (6), wherein said recirculation air flow (6) comes from the interior space of the data processing center (2) and is intended to condition it after passing through the intercomiator air-to-air heat (4).
  • the recirculation air flow (6) is extracted directly from one or more hot aisles (7) in them. which dissipates the heat generated by the electronic equipment (3), and is also introduced directly, after passing through the air-to-air heat exchanger (4), in one or more cold aisles (8) ⁇ to condition the environment inside thereof.
  • Figure 3 represents a second section in profile of the CPD of Figure 1, in which an alternative circuit (9), or by-pass, can be seen when passing through the air-to-air interconnector (4), configured to divert an energy recovery air flow (10) from the interior space in a controlled manner to take advantage of its excess heat by mixing it with the recirculation air flow (6) at the outlet of the air-air heat exchanger (4) , prior to. its introduction into the interior space.
  • an alternative circuit (9), or by-pass can be seen when passing through the air-to-air interconnector (4), configured to divert an energy recovery air flow (10) from the interior space in a controlled manner to take advantage of its excess heat by mixing it with the recirculation air flow (6) at the outlet of the air-air heat exchanger (4) , prior to. its introduction into the interior space.
  • the system of the present invention comprises complementary cooling means (1 1) that absorb part of the thermal energy from the recirculation air flow (6), before its introduction into the interior space.
  • the system of the present invention comprises first humidification means (12) configured to control the relative humidity of the recirculation air flow (6) before its introduction into the interior space, in order to guarantee the ideal relative humidity conditions of the same. Also, the system of the present invention also comprises second humidifying means (20) configured to reduce the dry inlet temperature of the outside air flow (5) before passing through the air-air heat exchanger (4).
  • Figures 4 and 5 represent a section in plan according to the cutting plane ll and according to the cutting plane ll-ll of figure 2 respectively / In them you can see the planar distribution of the elements that constitute the system (1) give the present invention according to this first preferred embodiment.
  • first (4a) and second part (4b) are in separate spaces by means of enclosures (13) to avoid cross-contamination between the outside air flow (5) and the recirculation air flow (6).
  • the system of the present invention comprises at least one air-to-air heat exchanger (4) in an upright position that is inside a container (14) configured to be placed on top of the center of data processing (2); said container (14) in turn comprises:
  • Figures 6 and 7 represent an elevation section according to the cutting plane lll-lll and according to the cutting plane IV-IV of Figure 2 respectively. In them, the elevation distribution of the elements constituting the system (1) of the present invention can be seen, according to this first preferred embodiment.
  • Figure 8 represents a sectioned plan view of a CPD, independent container type, provided with the system (1) of the present invention, according to a second preferred embodiment. In it you can see an air-to-air heat exchanger. (4) in an upright position, where:
  • the second part (4b) is inside a closed enclosure (18). provided with vertical interior openings (19) configured to allow the entry and exit of the recirculation air flow (6 j.
  • the enclosure (18) is intermediate between the outer module (17) and the data processing center (2), so that the.
  • First pallet (4a) of the air-to-air heat exchanger (4) is arranged horizontally with respect to the second part (4b) thereof.
  • Figures 9 and 10 represent an elevation section according to the cutting plane V-V and a section in profile according to the cutting plane VI-VI of Figure 8 respectively. In them, the elevation and profile distribution of the elements that constitute the system (1) of the present invention according to this second preferred embodiment can be seen
  • Figure 11 represents a perspective view of a CPD formed by independent containers located inside an industrial warehouse.
  • a plurality of data processing centers (2), container type, 'with their respective air conditioning systems (1) can be seen.
  • the supply of outside air (5) and its extraction, after passing through the air-to-air exchange (4), is carried out in such a way that the inflow and outflow of outside air (5) is not short-circuited.
  • This example is also designed to be able to control the flow of the external air flow (5) that passes through the different data processing centers (2).
  • Figure 12 represents a perspective view of a CPD integrated in a building, incorporating the system of the present invention.
  • Figure 13 represents a sectioned plan view of the CPD of Figure

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Abstract

Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos (2) provisto de equipos electrónicos (3), donde dicho sistema (1) comprende un intercambiador de calor aire-aire (4) pasivo, configurado para permitir el intercambio de calor, sin contaminación cruzada de aire, entre un flujo de aire exterior (5) y un flujo de aire de recirculación (6), donde dicho flujo de aire de recirculación (6) procede del espacio interior del centro de procesamiento de datos (2) y se encuentra destinado a acondicionar el mismo tras su paso por el intercambiador de calor aire-aire (4).

Description

SISTEMA PARA EL ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE DEL ESPACIO
INTERIOR DE UN CENTRO DE PROCESAMIENTO DE DATOS.
Objeto de la invención.
La presente invención se refiere a un sistema de alta eficiencia energética para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos (CPD).
La presente invención resulta especialmente idónea para su aplicación en CPD's formados por containers independientes, containers mixtos o compactos, naves industriales o cualquier otro tipo de edificio habilitado para los mismos.
Antecedentes de la invención.
Los centros de procesamientos de datos (CPD's) están formados por grandes salas o edificios, en cuyo interior se concentran un importante número de equipos electrónicos destinados a procesar la información de una determinada compañía u organización. Este tipo de centros requiere un elevado consumo energético, que actualmente se encuentra repartido aproximadamente del siguiente modo; equipos electrónicos 38% - 63%, aire acondicionado 23% - 54%, sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS's) 6% - 13% e iluminación 1% - 2%, entre otras instalaciones de menor importancia. Asimismo, se estima que los costes asociados a dichos consumos energéticos se incrementan anualmente entre un 10% y un 25%."
Especialmente significativo resulta el consumo correspondiente a los equipos de aire acondicionado, ya que éste tiene una gran repercusión sobre el . coeficiente PUE (efectividad de uso de la energía). Este coeficiente se expresa como la relación entre la energía destinada al procesamiento de la información y la energía total consumida por el CPD. Cuanto más cercano a 1 resulta el valor de dicho coeficiente, mayor es el aprovechamiento de la energía consumida por el CPD. Sin embargo, el consumo destinado a los equipos de aire acondicionado suele penalizar considerablemente el valor del PUE. Para citar algunos ejemplos, se pueden encontrar valores medios del PUE cercanos a 1.05 cuando se emplean sistemas de refrigeración mediante ventilación natural, cercanos a 1.6 en CPD's de nueva instalación que emplean sistemas de refrigeración convencionales, tipo gas refrigerante-aire, agua-aire, y hasta los 2.5 y 3 en CPD's existentes con este mismo ■tipo de sistemas. Otros coeficientes que también se ven afectados de forma negativa por los sistemas de refrigeración más convencionales son el CAPEX y el OPEX. El primero de ellos se refiere a los gastos de capital, mientras que el segundo se refiere a los gastos de operación.
Existe actualmente, por lo tanto, un creciente interés en reducir el consumo de los sistemas de acondicionamiento de aire de los centros de procesamiento de datos. En este sentido son conocidas las siguientes soluciones.
La primera de ellas consiste en el empleo de sistemas que se basan en la ventilación natural directa del CPD, con los que .se pueden lograr valores del PUE muy cercanos a 1. No obstante, esta solución presenta múltiples inconvenientes.
Para empezar existe el problema de la polución del aire. En concreto, las condiciones del espacio interior de un CPD son tan exigentes que requieren la instalación de filtros de aire para no deteriorar los equipos electrónicos y reducir su vida útil. Sin embargo, los filtros de aire introducen un cierto porcentaje de pérdida de eficiencia en el sistema, que se incrementa progresivamente a medida que éstos se van - ensuciando. De modo que es necesario llevar a cabo un constante mantenimiento del sistema e ir substituyendo los filtros sucios de forma periódica.
Otro de los problemas de los sistemas de ventilación natural es la falta de control sobre la humedad relativa dentro del espacio interior del CPD, que según normativas existentes, tipo ASHRAE, y a los propios requisitos de los fabricantes de equipos electrónicos alcanza valores idóneos próximos al 50%.
El elevado riesgo de presencia de agua en el interior del CPD es también uno de los problemas importantes de los sistemas de ventilación natural. El agua es un elemento crítico n un CPD, resultando muy perjudicial para los equipos electrónicos y para el correcto funcionamiento del mismo. La ventilación natural requiere dé aberturas que comunican el espacio exterior con el espacio interior del CPD, las cuales constituyen un punto de acceso del agua. Para evitar estas infiltraciones no deseadas se suele recurrir al uso de filtros, tejadillos e incluso cubiertas exteriores u otros edificios o naves industriales dentro los cuales se encuentra el CPD.
Finalmente, otro de los problemas que presenta la ventilación natural es que únicamente resulta de aplicación en determinadas zonas geográficas, en las cuales se tienen durante todo el año temperaturas exteriores suficientemente bajas para el correcto funcionamiento del CPD. Así pues, los sistemas de ventilación natural suelen formar parte en muchas ocasiones de sistemas mixtos, es decir sistemas que combinan la ventilación natural con instalaciones de aire acondicionado convencionales, para permitir su aplicación en un . mayor número de zonas geográficas. Otra de las soluciones conocidas para reducir el consumo de los sistemas de acondicionamiento del aire de los centros de procesamiento de datos se encuentra en el documento ΈΡ1903849Α1. Este documento muestra un sistema de acondicionamiento del aire del espacio interior de un CPD que emplea un ¡ntercambiador de calor aire-aire rotativo, configurado para facilitar el intercambio de calor entre un flujo de aire exterior y un flujo de aire de recirculación procedente del espacio interior del CPD. Este tipo de intercambiadores suelen estar formados por un cilindro rotativo de gran tamaño constituido por placas metálicas de gran densidad. Su funcionamiento se basa en. la inercia térmica de los materiales que lo constituyen, de forma que éstos absorben y retienen el calor del flujo de aire de recirculación y lo transfieren al flujo dé aire exterior a medida que se produce la rotación del cilindro. Esta solución presenta también múltiples inconvenientes.
. Para empezar, dicha solución no garantiza al 100% la presencia de contaminación cruzada entre los flujos mencionados. Si bien se aprecia que el intercambiador queda dispuesto entre dos cámaras de aire separadas, dejando una mitad del mismo en cada una de ellas, no existe separación posible a lo largo y ancho de su diámetro. De modo que las diferencias de presión entre ambos flujos provocan siempre un mínimo de contaminación cruzada. Por el mismo motivo tampoco se puede garantizar la ausencia de agua procedente de la condensación sobre las placas metálicas, la cual acaba pasando al flujo de aire de recirculación, y tampoco se puede llevar a cabo un control exhaustivo de la humedad relativa del ambiente interior.
Sin embargo, los mayores inconvenientes de este sistema se encuentran en la necesidad de mantener el intercambiador en continuo movimiento y en el importante consumo energético que precisa el motor configurado para ta| efecto, teniendo en cuenta el enorme peso y volumen de estos intercambiadores. El primero de estos inconvenientes obliga a disponer de medidas de auxiliares redundantes que garanticen la continuidad de funcionamiento, tan necesaria en los CPD's. En este sentido resulta necesario disponer de al menos un motor de reserva y doble alimentación de todos los motores destinados a producir el movimiento. Por otro lado, él segundo de estos inconvenientes afecta directamente a la eficiencia energética del sistema, ya que el consumo del motor y sus componentes asociados repercuten desfavorablemente sobre PUE.
El sistema de alta eficiencia energética para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un CPD de la presente invención resuelve de manera plenamente satisfactoria los problemas expuestos anteriormente. En concreto, el sistema de la presente invención emplea un intercambiador de calor aire-aire pasivo, libre de elementos móviles, configurado para permitir el intercambio de calor, sin contaminación cruzada de aire, entre un flujo de aire exterior y un flujo de aire de recirculación. Donde, dicho sistema permite también la recuperación del calor disipado por los equipos electrónicos de procesamiento de la información para su posterior aprovechamiento, y además se complementa con otros elementos que permiten el funcionamiento del sistema en un extenso ámbito de áreas geográficas climatológicamente muy distintas.
Descripción de la invención.
Para resolver los problemas ' expuestos anteriormente, el sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos provisto de equipos electrónicos de la presente invención comprende un intercambiador de calor aire-aire pasivo, configurado para permitir el intercambio de calor, sin contaminación cruzada de aire, entre un flujo de aire exterior y un flujo de aire de recirculación, donde dicho flujo de aire de recirculación procede del. espacio interior del centro de procesamiento de datos y se encuentra destinado á acondicionar el mismo tras su paso por el intercambiador de calor aire-aire. Dicho acondicionamiento está destinado a garantizar un ambiente interior del CPD con los valores de temperatura y humedad relativa más ¡dóneos para el correcto funcionamiento del mismo.
Preferentemente el intercambiador de calor aire-aire es del tipo heat pipe, o tubos de calor. Este tipo de intercambiadores está formado generalmente por un armazón que comprende una pluralidad de tubos cerrados dispuestos en paralelo. A su vez, el interior de cada uno de estos tubos comprende un fluido a una presión adecuada que permite su evaporación y condensación dentro de un rango determinado de temperaturas. El extremo o la , parte del intercambiador donde se produce la condensación del fluido provoca la liberación de calor, mientras que el extremo o la parte del intercambiador donde se produce la evaporación del fluido provoca la absorción de calor. Así pues, este tipo de intercambiador no requiere elementos móviles para su correcto funcionamiento, es decir es de carácter estático, a diferencia de los intercambiadores rotativos, por lo que tampoco presenta ningún consumo eléctrico, al margen de los elementos de control y medida que pudieran asociarse al mismo.
Otro tipo de ¡ntercambiadores pasivos que pueden utilizarse son los denominados intercambiadores de placas. Éstos están formados por una pluralidad de placas metálicas dispuestas en' paralelo, con una elevada inercia térmica; entre las que se intercambia el calor de dos flujos de aire perpendiculares entre sí, sin que se produzca la existencia de contaminación cruzada de airé entre los mismos.
. El flujo de aire de recirculación se extrae directamente de uno o más pasillos calientes en los cuales se disipa el calor generado por los equipos electrónicos, y se introduce también directamente, tras su paso por el intercarnbiador de calor1 aire- aire, en uno o más pasillos fríos para acondicionar el ambiente dentro de los mismos. Los pasillos calientes y fríos se encuentras debidamente separados entre ellos para evitar la mezcla del aire presente en unos y otros. La extracción y la introducción se hacen directamente, es decir sin empleo de conductos o con el menor número de los mismos, ya sea de forma natural o forzada.
El sistema de la presenté invención comprende adicionalmente un circuito alternativo, o by-pass, al paso a través del intercambiádor aire-aire, configurado para desviar de forma controlada un flujo de aire de recuperación energética procedente del espacio interior para aprovechar el excedente de calor del mismo. Ello .se hace con la finalidad de aprovechar el elevado calor que desprenden los equipos electrónicos, ya sea calentando otro tipo de recintos cercanos al CPD o circuitos de agua caliente sanitaria, entre otras formas de aprovechamiento. Si bien, una de las principales aplicaciones de este circuito alternativo consiste en mezclar el flujo de aire de recuperación energética con el flujo de aire de recirculación a la salida del intercarnbiador de calor aire-aire, antes de su introducción en el espacio interior. Lo qué permite implantar el sistema de la presente invención en CPD's ubicados en zonas geográficas con temperaturas muy bajas. Todo lo anterior se lleva a cabo de forma controlada, es decir, con los elementos de control y medida necesarios para regular el caudal del flujo de aire de recuperación energética preciso en cada momento.
El sistema de la presente invención comprende adicionalmente medios de refrigeración complementarios que absorben parte de la energía térmica del flujo de aire de recirculación, antes de su introducción en el espacio interior. Dichos medios comprender! uno o más evaporadores de tipo gas r frigerante-aire o intercambiadores de calor agua-aire, dispuestos con la finalidad de aportar una carga frigorífica adicional al flujo de aire de recirculación. Los intercambiadores comprenden circuitos hidráulicos conectados a los correspondientes equipos de refrigeración, situados fuera o dentro del CPD. Este complemento resulta de especial utilidad para su aplicación en CPD's ubicados en zonas geográficas con temperaturas muy altas.
El sistema de■ la presente invención comprende, adicionalmente unos primeros medios de humidificación configurados para controlar la. humedad relativa del flujo de aire de recirculación antes de su introducción en el espacio interior, con ■ el objeto de garantizar las condiciones idóneas de^umedad rélativa del mismo.
Asimismo, el sistema de la presente invención comprende adicionalmente unos segundos medios de humidificación configurados para controlar la humedad relativa del flujo de aire exterior antes de su paso por el intercambiador de calor aire-aire, con el principal interés de reducir la temperatura seca de entrada del mismo. Preferentemente, este complemento se acompaña también del módulo de refrigeración anteriormente descrito, lo que resulta de especial utilidad para su aplicación en CPD's ubicados en zonas geográficas con temperaturas muy altas.
Preferentemente, los primeros y los segundos medios de humidificación son de -tipo evaporativo, a fin de evitar la presencia de agua dentro del CPD. Preferentemente dichos medios comprenden un grupo de presurización conectado a. uno o más depósitos que pulverizan de forma controlada el agua de los mismos por medio de dos circuitos independientes. Uno para el flujo de aire exterior y otro para el flujo de aire de recirculación.
Como se ha comentado anteriormente, la presente invención resulta especialmente idónea para su aplicación en CPD's formados por coritainers " independientes, containers mixtos o compactos, naves industriales o cualquier otro tipo de edificio habilitado para los mismos. Por ello, según el tipo de CPD en el que se implante el sistema de la presente invención se pueden llevar a cabo diversas variantes constructivas, tal y como se explica a continuación.
Preferentemente, las vahantes constructivas del sistema de la presente invención tienen en común un intercambiador de calor aire-aire que comprende: . · una primera parte a través de la cual circula el flujo de aire exterior; y
• una segunda parte a través de la cual circula el flujo de aire de recirculación. Ambas primera y segunda parte se encuentran n espacios separados mediante cerramientos para evitar la contaminación cruzada entre el flujo de aire exterior y el flujo de aire de recirculación. Se trata de una separación a efectos volumétricos con el objeto de aislar el flujo de aire que circula por cada una de las partes del intercambiador evitando su contaminación cruzada.
De acuerdo a una primera variante constructiva, especialmente idónea para CPD's tipo container independiente, el sistema de la presente invención comprende al menos un intercambiador de calor aire-aire en posición vertical que se encuentra dentro de un contenedor configurado para colocarse sobre la parte superior del centro de procesamiento'dé datos, dicho contenedor a su vez comprende: • una zona superior, donde se encuentra la primera parte del intercambiador ■ de calor aire-aire,, provista de aberturas exteriores laterales configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire exterior; y
• una zona inferior, donde se encuentra la segunda parte del intercambiador calor aire-aire, provista de aberturas interiores horizontales configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire de recirculación.
Las aberturas exteriores laterales pueden . estar constituidas con o sin rejillas, con o sin embocaduras o conductos de entrada y salida del flujo de aire exterior, con o sin equipos de ventilación forzada etc. Las aberturas interiores horizontales preferentemente comprenderán rejillas y equipos de extracción/impulsión forzada de aire.
De acuerdo a una segunda variante constructiva, el sistema de la presente invención comprende un intercambiador de calor aire-aire en posición vertical, donde:
« la primera parte se encuentra dentro de un módulo exterior provisto de aberturas exteriores laterales configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire exterior; y
• la segunda parte se encuentra dentro de un recinto cerrado provisto de aberturas interiores verticales configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire de recirculación.
De acuerdo a una tercera variante constructiva:
• el módulo exterior se encuentra encima del recinto cerrado; y
• el recinto cerrado se encuentra contiguo al centro de procesamiento de datos.
A su vez la primera parte del intercambiador de calor aire-aire se encuentra dispuesta en situación vertical con respecto a la segunda parte del mismo.
De acuerdo a una cuarta variante constructiva:
• el recinto cerrado se encuentra intermedio entre el módulo exterior y el centro de procesamiento de datos:
A su vez la primera parte del intercambiador de calor aire-aire se encuentra dispuesta en situación horizontal con respecto a la segunda parte de) mismo.
Las anteriores variantes se muestran como ejemplos de realización de la presente invención no limitativos de la misma.
Breve descripción de los dibujos.
. A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a- comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con diversas realizaciones preferentes de dicha invención que se presentan como ejemplos no limitativos de la misma.
La figura 1 representa una vista en perspectiva de un CPD, tipo container independiente, dotado del sistema de la presente invención, de acuerdo a un primer caso de realización preferido.
La figura 2 representa una primera sección en perfil del CPD de la figura 1.
La figura 3 représenta una segunda sección en perfil del CPD de la figura 1.
La figura 4 representa una sección en planta según el plano de corte i-\ de la figura 2.
La figura 5 representa una sección en planta según el plano de corte ll-ll de la figura 2.
La figura 6 representa una sección en alzado según el plano de corte lll-lll de la figura 2.
. La figura 7 representa una sección en alzado según el plano de corte IV-IV de la figura 2.
La figura 8 representa una vista seccionada en planta de un CPD, tipo container independiente, dotado del sistema de la presente invención, de acuerdo a un segundo caso de realización preferido.
La figura 9" representa una sección en alzado según el plano de corte V-V de la figura 8.
La figura 10 representa una sección en perfil según el plano de corte VI-VI de la figura 8.
La figura 11 representa una vista en perspectiva de un CPD formado por containers independientes ubicados dentro de una nave industrial, que incorpora el sistema de la presente invención.
La figura 12 representa una vista en perspectiva de un CPD integrado en un edificio, que incorpora el sistema de la presente invención.
La figura 13 representa una vista seccionada en planta del CPD de la figura
■12.
Realización preferente de la invención.
La figura 1 representa una^ista en perspectiva de un CPD, tipo container independiente, dotado del sistema (1) de la presente invención, de acuerdo a un primer caso de realización preferido.
La figura 2 representa una primera sección en perfil del CPD de la figura 1. En ella se puede apreciar un sistema (1) para el acondicionamiento del aire del espacio interior de' un centro de procesamiento de. datos' (2) provisto de equipos electrónicos (3). Dicho sistema (1) comprende un intercámbiador de calor aire-aire (4) pasivo, del tipo heat pipe o tubos de calor, configurado para "permitir el intercambio de calor, sin contaminación cruzada de aire, entre un flujo de aire exterior (5) y un flujo de aire de recirculación (6), donde dicho flujo de aire de recirculación (6) procede del espacio interior del centrú.de procesamiento de datos (2) y se encuentra destinado a acondicionar el mismo tras su paso por el intercámbiador de calor aire-aire (4).
Como se puede apreciar, el flujo de aire de recirculación (6) se extrae directamente de uno o más pasillos calientes (7) en los. cuales se disipa el calor generado por los equipos electrónicos (3), y se introduce también directamente, tras su paso por el intercámbiador de calor aire-aire (4), en uno o más pasillos fríos (8)■ para acondicionar el ambiente dentro de los mismos.
La figura 3 representa una segunda sección en perfil del CPD de la figura.1 , en la que se puede apreciar un circuito alternativo (9), o by-pass, al paso a través del intercámbiador aire-aire (4), configurado para desviar de forma controlada un flujo de aire de recuperación energética (10) procedente del espacio interior para aprovechar el excedente de calor del mismo mezclándolo con el flujo de aire de recirculación (6) a la salida del intercambiador de calor aire-aire (4), antes de. su introducción en el espacio interior.
El sistema de la presente invención comprende medios de refrigeración (1 1 ) complementarios que absorben parte de la energía térmica del flujo de aire de recirculación (6), antes de su introducción en el espacio interior.
El sistema de la presente invención comprende unos primeros medios de humidificación (12) configurados para controlar la humedad relativa del flujo de aire de recirculación (6) antes de su introducción en el espacio interior, con el objeto de garantizar las condiciones idóneas de humedad relativa del mismo. Asimismo, el sistema de la presente invención comprende también unos segundos medios de humidificación (20) configurados para reducir la temperatura seca de entrada del flujo de aire exterior (5) antes de su paso por el intercambiador de calor aire-aire (4).
Las figuras 4 y 5 representan una sección en planta según el plano de corte l-l y según el plano de corte ll-ll de la figura 2 respectivamente/ En ellas se puede apreciar la distribución en planta de los elementos que constituyen el sistema (1 ) dé la presente invención de acuerdo a este primer caso de realización preferido.
Como se ha comentado anteriormente, las variantes constructivas del sistema de' la presente' invención tienen en común unintercambiador de calor aire- aire (4) que comprende:
• una primera parte (4a) a través de la cual circula el flujo de aire exterior (5); y
• una segunda parte (4b) a través de la cual circula el flujo de aire de recirculación (6); ,
donde ambas primera (4a) y segunda parte (4b) se encuentran en espacios separados mediante cerramientos (13) para evitar la contaminación cruzada entre él flujo de aire exterior (5) y el flujo de aire de recirculación (6).
De acuerdo a esta primera variante constructiva, el sistema de la presente invención comprende al menos un intercambiador de calor aire-aire (4) en posición vertical que se encuentra dentro de un contenedor (14) configurado para colocarse sobre la parte superior del centro de procesamiento de datos (2); dicho contenedor (14) a su vez comprende:
• una zona superior (14a), donde se encuentra la primera parte del intercambiador de calor aire-aire (4a), provista de aberturas exteriores laterales (15) configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire exterior (5); y
• Una zona inferior (14b), donde se encuentra la segunda parte del intercambiador calor aire-aire (4b), provista de aberturas interiores horizontales (16) configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire de recircuíación (6).
, Las figuras 6 y 7 representan una sección en alzado según el plano de corte lll-lll y según el plano de corte IV-IV de la figura 2 respectivamente. En ellas se puede apreciar la distribución en alzado de los elementos que constituyen el sistema (1) de la presente invención, de acuerdo a este primer caso de realización preferido.
La figura 8 representa una vista seccionada en planta de un CPD, tipo container independiente, dotado del sistema (1) de la presente invención, de acuerdo a un segundo caso de realización preferido. En ella se puede apreciar un intercambiador de calor aire-aire. (4) en posición vertical, donde:
• la primera parte (4a) se encuentra dentro de un módulo exterior (17) provisto de aberturas exteriores laterales (15) configuradas para permitir la entrada, y salida del flujo de aire exterior (5); y
• la segunda parte (4b) se encuentra dentro de un recinto cerrado (18). provisto de aberturas interiores verticales (19) configuradas para permitir la entrada y salida del flujo dé aire de recircuíación (6 j. De acuerdo a este segundo caso de realización preferido, el recinto cerrado (18) se encuentra intermedio entré el módulo exterior (17) y el centro de procesamiento de datos (2), de modo que la. primera palie (4a) del intercambiador de calor aire-aire (4) se encuentra dispuesta en situación horizontal con respecto á la segunda parte (4b) del mismo.
Las figuras 9 y 10 representan una sección en alzado según él plano de corte V-V y una sección en perfil según el plano de corte VI-VI de la figura 8 respectivamente. En ellas se puede apreciar la distribución en alzado y perfil de los elementos que constituyen el sistema (1 ) de la presente invención de acuerdo, a este segundo caso de realización preferido
La figura 11 representa una vista en perspectiva de un CPD formado por containers independientes ubicados dentro de una nave industrial. En ella se puede apreciar un ejemplo de ubicación de una pluralidad centros de procesamiento de datos (2), tipo container,' con sus respectivos sistemas (1 ) de acondicionamiento del aire. El abastecimiento de aire exterior (5) y su extracción, tras pasar por el intercambiadbr aire-aire (4), se lleva a cabo de forma que no se cortocircuiten los flujos de entrada y salida de aire exterior (5). Este, ejemplo está diseñado también para poder controlar el caudal del flujo de aire exterior (5) que pasa a través de los distintos centros de procesamiento de datos (2).
La figura 12 representa una vista en perspectiva de un CPD integrado en un edificio, que incorpora el sistema de la presente invención.
La figura 13 representa una vista seccionada en planta del CPD de la figura

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos (2) provisto de equipos electrónicos (3), dicho sistema (1) caracterizado porque comprende un intercambiador de calor aire-aire (4) pasivo, configurado para permitir el intercambio de calor, sin contaminación cruzada de aire, entre un flujo de aire exterior (5) y un flujo de aire de recirculación (6), donde dicho flujo de aire de recirculación (6) procede del espacio interior del centro de procesamiento de datos (2) y se encuentra destinado a acondicionar el mismo tras su paso por el intercambiador de calor aire-aire (4).
2. - Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según la reivindicación 1 caracterizado porque el intercambiador de calor aire-aire (4) es del tipo heat ipe.
3- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 2 caracterizado porque el flujo de aire de recirculación (5) se extrae directamente de uno o más pasillos calientes (7) en los cuales se disipa el calor generado por los equipos electrónicos (3).
4- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro1 de procesamiento de datos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3 caracterizado porque él flujo de aire de recirculación (6) se introduce directamente, tras su paso por el intercambiador de calor aire-aire (4), en uno o más pasillos fríos (8) para acondicionar el ambiente dentro de los mismos.
5.- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4 caracterizado porque adicionalmente comprende un circuito alternativo (9) al paso a través del intercambiador áire-aire (4), configurado para desviar de forma controlada un flujo de aire de recuperación energética (10) procedente del espacio interior para aprovechar el excedente de calor del mismo.
6.- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según la reivindicación 5 caracterizado porque el flujo de aire de recuperación energética (10) se mezcla con él flujo de aire de recirculación (6) a la salida del intercambiador de calor aire-aire (4), antes de su introducción en el espacio interior.
7.- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro " de - procesamiento "'de- datos'1 según"' cualquiera de ^las-' reivindicaciones' anteriores 1 a 6 caracterizado porque adicionalmente comprende medios de refrigeración (11) complementarios que absorben parte de la energía térmica del flujo de aire de recirculación (6), antes de su introducción en el espacio interior.
8- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7 caracterizado porque adicionalmente comprende unos primeros medios de humidificacióri (12) configurados para controlar la humedad relativa del flujo de aire de recirculación (6) antes de su introducción en el espacio interior.
9- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7 caracterizado porque adicionalmente comprende unos segundos medios de humidificación (20) configurados para controlar la humedad relativa del flujo de aire exterior (5) antes de su paso por el intercambiador de calor aire-aire (4).
10- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 9 caracterizado porque el intercambiador de calor aire-aire (4) comprende:
• una primera parte (4a) a través de la cual circula el flujo de aire exterior (5); y
• una segunda parte (4b) a través de la cual circula el flujo de aire de recirculación (6);
donde ambas primera (4a) y segunda parte (4b) se encuentran en espacios separados mediante cerramientos (13) para evitar la contaminación cruzada entre el flujo de aire exterior (5) y el flujo de aire de recirculación (6).
11- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según la reivindicación 10 caracterizado porque comprende un intercambiador de calor aire-aire (4) en posición vertical que se encuentra dentro de un contenedor (14) configurado para colocarse sobre la parte superior del centro de procesamiento de datos (2), dicho contenedor (14) a su vez comprende:
• una zona superior (14a), donde se encuentra la primera parte del intercambiador de calor aire-aire (4a), provista de aberturas exteriores laterales (15) configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire exterior (5); y
• una zona inferior (14b), donde se encuentra lá segunda parte del intercambiador calor aire-aire (4b), provista de aberturas interiores horizontales (16) configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire de' recirculación (6).
12- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un ceritro de procesamiento de datos según la reivindicación 0 caracterizado porque comprende un intercambiádor de calor aire-aire (4) en posición vertical, donde:
• la primera parte (4a) se encuentra dentro de un módulo exterior (17) provisto de aberturas exteriores laterales ( 5) configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire exterior (5); y
· la segunda parte (4b) se encuentra dentro de un recinto cerrado (18) provisto de aberturas interiores verticales (19) configuradas para permitir la entrada y salida del flujo de aire de recirculación (6).
13.- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro dé procesamiento de datos según la reivindicación 12 caracterizado porque:
• el módulo exterior (17) se encuentra encima del recinto cerrado (18); y
• el recinto cerrado (18) se encuentra contiguo al centro de procesamiento de datos (2);
donde la primera parte (4a) del intercambiador de calor aire-aire (4) se encuentra dispuesta en situación vertical con respecto a la segunda parte (4b) del mismo.
14- Sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior de un centro de procesamiento de datos según la reivindicación 12 caracterizado porqué:
• el recinto cerrado (18) se encuentra intermedio entre el módulo exterior (17) y el centro de procesamiento de datos (2);
donde la primera parte (4a) del intercambiádor de calor áire-áire (4) se encuentra dispuesta en situación horizontal con respecto a la segunda parte (4b) del mismo.
15- Centro de procesamiento de datos caracterizado porque, comprende un sistema para el acondicionamiento del aire del espacio interior del mismo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 14.
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