WO2023230691A1

WO2023230691A1 - Módulo de centro de processamento de dados constituído de segmentos pré-fabricados e transportáveis, método de construção de módulo de centro de processamento de dados, centro de processamento de dados constituído a partir do dito módulo e método de construção do dito centro de processamento de dados

Info

Publication number: WO2023230691A1
Application number: PCT/BR2023/050181
Authority: WO
Inventors: Marcos Vinicius Bernardes PEIGO; Franciele Nogueira Ferreira ROSA; Eugênio Couto CRUZ
Original assignee: Modular Data Centers Indústria Comércio E Serviços S.A.
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2023-06-02
Publication date: 2023-12-07
Also published as: BR102022010903A2; US20230397360A1

Abstract

A presente invenção trata de um módulo (100) de centro de processamento de dados (1) constituído de segmentos (101, 102) pré-fabricados e transportáveis, sendo o módulo (100) constituído pela união de duas metades (1001, 1002) substancialmente simétricas, sendo que cada metade (1001, 1002) é constituída ainda pela união de um ou mais de seus respectivos segmentos (101, 102) pré-fabricados e transportáveis. A invenção trata ainda de um método de construção do dito módulo (100), onde os segmentos (101, 102) são fabricados distantes e transportados individualmente como carga padrão até o local de montagem do centro de processamento de dados (1). Une-se a extremidade de um segmento (101) a outra extremidade do segmento (101') adjacente formando a primeira metade (1001); o mesmo processo ocorrendo para a união dos segmentos (101', 102') da segunda metade (1002). Após a formação das metades (1001, 1002), unem-se as mesmas formando o módulo (100). O centro de processamento de dados (1) é formado pela disposição lado a lado dos módulos (100). A invenção trata ainda do método de construção do centro de processamento de dados (1) que ocorre por meio da montagem de uma envoltória (30), pela inserção dos segmentos (101, 102) na dita envoltória (30) e pela disposição lado a lado dos ditos módulos.

Description

MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO DE SEGMENTOS PRÉ-FABRICADOS E TRANSPORTÁVEIS, MÉTODO DE CONSTRUÇÃO DE MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS, CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO A PARTIR DO DITO MÓDULO E MÉTODO DE CONSTRUÇÃO DO DITO CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001 ] A presente invenção pertence ao campo dos centros de processamento de dados (data centers) modulares que abrigam sistemas computacionais (equipamento de TI) de uma ou mais organizações.

[0002] Em especial, a presente invenção trata de centros de processamento de dados modulares e escaláveis, ao mesmo tempo em que atendem as especificações e garantias de eficácia de um centro de processamento de dados convencional (não modular).

[0003] Assim, a presente invenção apresenta um centro de processamento de dados escalável, replicável e personalizável baseado em módulos montados no local. Entretanto, após o centro de processamento de dados ser montado, a experiência dos usuários é similar à de um centro de processamento de dados convencional de alvenaria.

[0004] De forma ainda mais específica, a presente invenção trata de um módulo dotado de segmentos pré-fabricados e transportáveis que são montadas no local de constituição do centro de processamento de dados, sendo que os segmentos compreendem uma estrutura metálica, que são unidas no local de montagem para formar um módulo.

[0005] Os referidos módulos formam um centro de processamento de dados que é abrigado ainda por uma envoltória. A referida envoltória compreende uma cobertura, podendo ter piso elevado, porções laterais, que limitam a área do centro de processamento de dados, sendo ainda a fachada e áreas de facilidades em alvenaria ou outros materiais comumente utilizados em centros de processamento de dados convencionais.

ESTADO DA TÉCNICA [0006] Atualmente, na era da sociedade do conhecimento, os centros de processamento de dados são estruturas da maior importância, pois são neles que todas as informações de uma organização ficam armazenados e protegidos. Dessa forma, a função de um centro de processamento de dados é abrigar servidores, equipamentos de telecomunicação e áreas de suporte à operação.

[0007] Devido à crescente demanda de mercado por esse tipo de infraestrutura, cada vez mais há necessidade da construção rápida e flexível de centros de processamento de dados em praticamente todo o planeta.

[0008] A fim de facilitar a construção, encontramos no estado da técnica centros de processamento de dados modulares, com estrutura pré-fabricada, que já incluem gabinetes de rack de TI, refrigeração, fontes de alimentação ininterrupta (UPS), unidades de distribuição de energia, cabos e conexões, monitoramento, iluminação, controle de acesso a portas, entre outros.

[0009] No entanto, os centros de processamento de dados modulares do estado da técnica têm apresentado alguns problemas técnicos, como, por exemplo, baixa flexibilidade por serem projetados para uma capacidade finita e estática. Ou seja, nos centros de processamento de dados modulares do estado da técnica é difícil expandir a sua capacidade, além de ser igualmente complexo adaptar, de forma flexível, às mudanças nas demandas exigidas pelo mercado.

[0010] Em resumo, já são conhecidos centros de processamento de dados modulares no estado da técnica. Todavia com algumas dificuldades e inconvenientes como a restrição da capacidade de racks, de potencial energético e equipamentos de refrigeração na mesma área de equipamentos do cliente. Essas limitações inviabilizam a utilização replicável para atender a grandes demandas de centros de processamento de dados e especificações técnicas variadas.

[0011 ] Atualmente no estado da técnica são encontrados centros de processamento de dados modulares, pré-fabricados, com sistema de refrigeração e energia anexas às áreas dos racks. No entanto, sem garantir a integração, nem mesmo com a capacidade de expansão e redundância de forma a mimetizar um centro de processamento de dados convencional com todas as suas vantagens de capacidade.

[0012] Um exemplo de limitação de centro de processamento de dados convencional: um centro de processamento de dados com espaço de 200 racks e que inicia a sua operação com apenas com 10 racks, não são eficientes, pois mobilizam capital para uma infraestrutura que não está sendo usada (não retornado o capital investido no início da sua operação).

[0013] Além disso, quando ocorre um incidente em um grande centro de processamento de dados convencional, isso pode impactar todos os racks de uma mesma sala.

[0014] Outro problema com os centros de processamento de dados convencionais é o tempo médio de construção de instalação, que varia de 18 a 24 meses, quando não ocorrem imprevistos.

[0015] Como alguns equipamentos (ou suas partes) que compõe a infraestrutura são importados, variáveis como planejamento de instalação para espaços não padronizados, tempo de negociação com fornecedores estrangeiros, complexidade e morosidade com processos de licenciamento junto aos órgãos públicos, riscos com a logística de transporte, morosidade com desembaraço aduaneiro são alguns dos entraves que invariavelmente acarretam atrasos na conclusão de centros de processamento de dados convencionais.

[0016] A presente invenção proporciona vantagens técnica que os centros de processamento de dados convencionais de grande porte não possuem - flexibilidade de expansão, custo otimizado inicial de implantação e custo proporcional ao crescimento do centro de processamento de dados, área de facilidades para suporte à operação do cliente. Ou seja, a presente invenção consegue reunir as vantagens dos centros de processamento de dados modulares com as vantagens dos centros de processamento de dados convencionais de grande porte e, ainda, mitigando as desvantagens de um centro de processamento de dados convencional.

[0017] Atualmente, não se processa mais somente dados simples como números e texto como no passado, mais sim todo tipo de dados como áudio, imagens, vídeos em uma perspectiva de big data, e isso gera uma demanda exponencial de processamento de dados.

[0018] Esses avanços tecnológicos têm exercido a crescente necessidade de melhorias na infraestrutura dos centros de processamento de dados modulares. Como consequência da alta potência e alta densidade exigidas atualmente, os centros de processamento de dados modulares têm utilizado sistemas simples e predefinidos de downflow, roomcool ou corredor de contenção frio, o que torna um desafio acompanhar a exponencial necessidade de alta potência cada vez mais exigida.

[0019] Uma outra desvantagem dos centros de processamento de dados do estado da técnica é o alto custo, principalmente nos estágios iniciais de construção.

[0020] Outrossim, existem clientes com infraestrutura não otimizada com baixa densidade de consumo por rack, isso desvantajosamente resulta em subutilização do ambiente dimensionado acarretando menor eficiência dos centros de processamento de dados (o que acarreta maior consumo de energia).

[0021 ] Centros de processamento de dados convencionais, por outro lado, são projetados para operarem em condições ótimas (capacidades perto do total). Essas condições ótimas dos centros de processamento de dados convencionais podem não ser atingidas no começo da operação. Essa é a grande desvantagem dos centros de processamento de dados convencionais, o custo inicial de implantação. Dada a proporção, o centro de processamento de dados convencional precisa estar com a área de racks totalmente ativa, já que o uso inicial parcial resulta em maiores custos proporcionais ao dimensionado.

[0022] Por outro lado, os centros de processamento de dados modulares do estado da técnica não conseguem possuir grandes capacidades de racks, possuem restrição de potencial energético, redundância, equipamentos de refrigeração, entre outras limitações.

[0023] O documento de patente US20200146186 mostra um centro de processamento de dados modular que é capaz de ser transportado em uma rodovia, já com os racks de TI, sistema de distribuição elétrica e baterias de fonte de alimentação ininterrupta (UPS) e aquecimento/ventilação/ar-condicionado (HVAC) pré-instalado. Assim, um fabricante pode enviar um centro de processamento de dados modular na estrada como uma unidade integrada. O centro de processamento de dados modular inclui um centro de processamento de dados de telecomunicações pré-fabricado ou outros centros de processamento de dados projetados de forma modular.

[0024] No entanto, o próprio documento americano revela a limitação desses centros de processamento de dados: o único limite é o limite de envio da carga. Ou seja, o tamanho dos módulos é limitado pelas normas de transporte estabelecidas na jurisdição em que o centro de processamento de dados será transportado.

[0025] De forma vantajosa, os módulos pré-fabricados da presente invenção são capazes serem transportados em qualquer jurisdição, para formar então centros de processamento de dados modulares de grande porte e, ainda, com todas as vantagens de um centro de processamento de dados de grande porte convencional, como por exemplo: redundância e integração.

[0026] Ademais, podem ser encontradas no sistema de contenção de ar descrito no documento US20200146186, que inclui uma ou mais unidades HVAC acopladas às paredes laterais de concreto do centro de processamento de dados modular e plenums de ar fixados nas paredes laterais de concreto.

[0027] A presente invenção de forma vantajosa possui uma envoltória que evita incidência direta de raios solares, o que aumenta a eficiência do sistema de refrigeração, além de proporcionar maior volume de ar pela união de duas metades para formar o módulo da presente invenção.

[0028] O documento de patente EP2648496 também se refere a módulos de centro de processamento de dados de alta densidade e com sistema eficiente de refrigeração. Esse sistema de refrigeração permite o uso de corredor quente e um corredor frio através do qual o ar circula para resfriar os racks do servidor.

[0029] O documento EP2648496 também revela um corredor de agregação entre os módulos, mas não é capaz de integrar as áreas de sistema elétrico de cada módulo. O corredor desse documento tem a função de fazer a circulação de ar, e não propriamente a integração de um centro de processamento de dados.

[0030] Tendo em vista esses desafios do estado da técnica, ou seja, redução do tempo de construção de centros de processamento de dados convencionais, redução dos riscos de atrasos e de comprometimento generalizado de racks que compõem grandes salas de centros de processamento de dados convencionais (tradicionais), revela-se agora a presente invenção.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0031 ] A presente invenção tem como objetivos principais: redução do prazo médio de construção em comparação a centros de processamento de dados convencionais em até 8 meses; melhor eficiência energética que os centros de processamento de dados modulares do estado da técnica; redução de riscos com a paralisação de centenas de racks que compartilham o mesmo sistema de refrigeração em relação aos centros de processamento de dados convencionais e modulares do estado da técnica; melhora na logística em comparação a centros de processamento de dados modulares do estado da técnica, já que o transporte dos segmentos pode ser efetuado sem necessidade de requisições especiais para transporte, como ocorre nas cargas fora de padrão (que excedem as dimensões regulamentares); redundância para os equipamentos de refrigeração e elétrica por módulo e capacidade de compartilhar recursos entre os módulos, otimizando a redundância ao todo em relação aos centros de processamento de dados modulares do estado da técnica; corredor de circulação que facilita a circulação de clientes e usuário, como melhoria à oferta atual de centros de processamento de dados modulares; manutenção dos equipamentos, sem necessidade de acesso à área dos racks em relação às ofertas de centros de processamento de dados convencionais e modulares atuais. A mesma melhoria restringe o acesso do cliente e visitantes aos equipamentos vitais da operação.

[0032] A presente invenção consegue agregar as vantagens de um centro de processamento de dados convencional e dos centros de processamento de dados modulares.

[0033] Dessa forma, a presente invenção é vantajosamente escalável, com alta capacidade para suportar equipamentos de processamento de dados, os módulos pré-fabricados permitem a redução de tempo de montagem, logística favorável, maior flexibilidade técnica, diminuição dos investimentos iniciais e riscos apresentados pelos centros de processamento de dados do estado da técnica. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0034] O módulo da presente invenção possui formato substancialmente paralelepipedal dotado em uma de suas extremidades de uma sala dedicada e segregada em formato substancialmente paralelepipedal para abrigar um sistema de fornecimento de energia e na sua extremidade oposta uma sala dedicada e segregada em formato substancialmente paralelepipedal para abrigar um sistema de refrigeração.

[0035] O módulo da presente invenção é constituído pela união de duas metades substancialmente simétricas em relação a um plano longitudinal perpendicular a um piso, sendo que cada metade é constituída ainda pela união de um ou mais de seus respectivos segmentos pré-fabricados e transportáveis.

[0036] Entre a sala do sistema de fornecimento de energia e a sala do sistema de refrigeração, o módulo da presente invenção é dotado de um corredor principal de agregação e uma sala dedicada e segregada em formato substancialmente paralelepipedal para abrigar uma área de racks.

[0037] Uma porta de acesso aos racks, dotada de um controle de acesso, permite a circulação de usuários autorizados entre o corredor principal de agregação e a área de racks. Uma porta de acesso à sala do sistema de fornecimento de energia, também dotada de um controle de acesso, permite a circulação de usuários autorizados entre o corredor principal de agregação e a sala do sistema de fornecimento de energia.

[0038] O acesso ao corredor principal de agregação é controlado e realizado por meio de uma área de facilidades.

[0039] A união entre a primeira metade e a segunda metade forma um corredor de contenção de ar quente ou frio comum às duas metades.

[0040] As metades são autônomas, por isso, há a otimização da redundância de equipamentos de refrigeração quando combinadas.

[0041 ] Cada uma das metades pode compartilhar os equipamentos de refrigeração em espera uma da outra. [0042] Cada uma das metades é autônoma, consequentemente também há a otimização da redundância de equipamentos dos sistemas de fornecimento de energia elétrica.

[0043] A presente invenção revela ainda um método de construção de um módulo compreendendo as seguintes etapas: os segmentos são fabricados fora do local de implantação do módulo; cada um dos segmentos é transportado individualmente como carga padrão até o local de montagem do módulo; no local de montagem do módulo, une-se a extremidade de um segmento a outra extremidade do segmento adjacente formando a primeira metade; no local de montagem do módulo, une-se a extremidade de um segmento a outra extremidade do segmento adjacente formando a segunda metade, sendo as metades substancialmente simétricas; após a formação de cada uma das metades, une-se uma primeira metade à segunda metade, formando o módulo.

[0044] O método de construção de um módulo compreende ainda um ou mais módulos dispostos lado a lado e interligados a partir das faces laterais maiores dos módulos adjacentes, sendo o corredor principal de agregação alinhado entre os módulos.

[0045] O primeiro módulo do centro de processamento de dados é disposto junto a área de facilidades, sendo o controle de acesso de usuários a um ou mais módulos realizado por meio da dita área de facilidades.

[0046] A presente invenção revela ainda um centro de processamento de dados dotado de uma envoltória limitada inferiormente por um piso elevado em relação ao nível do solo onde o centro de processamento de dados será montado; limitado superiormente por uma cobertura, que abriga o centro de processamento de dados no todo ou em parte; limitado lateralmente e ao fundo respectivamente por fechamentos, sendo que pelo menos um dos ditos fechamentos é realizado por meio de portões compatíveis, pelo menos, com as dimensões dos segmentos; limitado frontalmente pela área de facilidades que é integrada à envoltória de forma a constituir o mesmo conjunto de centro de processamento de dados.

[0047] A presente invenção revela ainda um método de construção do centro de processamento de dados compreendendo as etapas em qualquer ordem: a) construção da envoltória, construída a partir da execução das subetapas executadas em qualquer ordem: construção de uma base sólida ou piso elevado em relação ao solo onde o centro de processamento de dados será construído; construção da área de facilidades; construção da estrutura da cobertura; colocação da cobertura ou aproveitamento de existente; fechamentos das laterais; fechamento do fundo; b) inserção dos segmentos no interior da envoltória, que são montados a partir das subetapas executadas em qualquer ordem: os segmentos são unidos para formar uma primeira metade; segmentos substancialmente simétricos aos segmentos são unidos para formar uma segunda metade substancialmente simétrica à primeira metade; após a formação de cada uma das metades, une-se uma primeira metade à segunda metade, formando o módulo; c) os módulos são dispostos lado a lado no interior da envoltória a fim de formar o centro de processamento de dados modular.

BREVE DESCRICÃO DAS FIGURAS

[0048] A Figura 1 mostra a vista em perspectiva de um módulo do centro de processamento de dados que é a base da presente invenção.

[0049] A Figura 2 mostra a vista em perspectiva explodida mostrando as duas metades do módulo da presente invenção.

[0050] A Figura 3 mostra a vista superior de um módulo da presente invenção. [0051] A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva explodida de um módulo da presente invenção, com detalhe para os seguimentos.

[0052] A Figura 5 mostra uma vista lateral de um módulo da presente invenção.

[0053] A Figura 6 mostra o detalhe da área dos racks com uma configuração exemplar da disposição dos corredores quente frio.

[0054] A Figura 7 mostra detalhes do sistema de fornecimento de energia elétrica.

[0055] A Figura 8 mostra detalhes do sistema de refrigeração, como destaque para a otimização da redundância.

[0056] A Figura 9 mostra uma vista lateral do módulo da presente invenção, com detalhe para o sistema de refrigeração.

[0057] A Figura 10 mostra uma vista lateral do módulo da presente invenção, com detalhe para o sistema de fornecimento de energia elétrica.

[0058] A Figura 11 mostra uma metade do módulo da presente invenção.

[0059] A Figura 12 mostra a vista em corte longitudinal de um centro de processamento de dados da presente invenção, em que é possível visualizar as áreas auxiliares e fachada do centro de processamento de dados na porção direita e, superiormente, a cobertura da envoltória.

[0060] A Figura 13 mostra a vista frontal da fachada do centro de processamento de dados modular em uma realização da invenção. A fachada emula um centro de processamento de dados convencional.

[0061] A Figura 14 mostra a planta baixa de uma realização do centro de processamento de dados da presente invenção.

[0062] A Figura 15 mostra a planta baixa de uma outra realização do centro de processamento de dados da presente invenção.

[0063] Da mesma forma, a Figura 16 mostra a planta baixa de uma outra realização do centro de processamento de dados da presente invenção.

[0064] A Figura 1 mostra um módulo (100) do centro de processamento de dados que é a base da presente invenção. O módulo (100) é constituído pela união de uma primeira metade (1001 ) com a segunda metade (1002), que são substancialmente simétricas.

[0065] Conforme mostrado na Figura 4, cada uma das metades (1001 , 1002) é constituída pela união de um ou mais segmentos (101 , 102) pré- fabricados e transportáveis. Os segmentos (101 , 102) são pré-fabricados em dimensões de acordo com a jurisdição por onde os segmentos serão transportados.

[0066] Os segmentos (101 , 101’, 101 ”) são unidos para formar a primeira metade (1001 ) do módulo (100). Da mesma forma, os segmentos (102, 102’, 102”) são unidos para formar a segunda metade (1002) do módulo (100).

[0067] A construção desses segmentos (101 , 102) é realizada em um local apropriado, tal como uma fábrica. Um local dedicado à sua manufatura se traduz em mais eficiência na sua construção. Muito mais vantajoso que a montagem no próprio local de instalação do centro de processamento de dados e pode ocorrer ações em paralelo às preparações do local de montagem, otimizando o tempo total de obra.

[0068] Como dito, o módulo (100) é constituído pela união da primeira metade (1001 ) com a segunda metade (1002) proporcionando um espaço comum e único para a área dos racks (12), similar a um centro de processamento de dados convencional. Essa disposição permite o uso de um corredor de contenção quente (121 ) e frio (122), conforme mostrado na Figura 1.

[0069] Pode-se observar nas Figuras 1 e 3 uma sala para os equipamentos de TI, isto é, área de racks (12), uma sala para o sistema de refrigeração (15) dedicado, um sistema de supressão de incêndio (1 1 ), um corredor de agregação (13) e uma sala com sistema de fornecimento de energia (14).

[0070] Conforme mostrado na Figura 12, ao se geminar e combinar os módulos (100) obtém-se um centro de processamento de dados (1 ) modular, funcionalmente equivalente a um centro de processamento de dados convencional na sua essência.

[0071 ] A fim de melhorar a logística, os segmentos (101 , 10T, 101 ”, 102, 102’, 102”) são construídos com dimensões que não excedam os padrões de carga de uma jurisdição. Assim, o transporte dos segmentos (101 , 102) pode ser efetuado sem necessidade de requisições especiais aos órgãos reguladores de transporte de uma jurisdição, salvo algum projeto especial que, porventura, exceda os padrões de carga.

[0072] Em muitas jurisdições, para o transporte de cargas fora de padrão (que excedem as dimensões regulamentares) é necessário, além de requisições especiais, o cumprimento de severas regras, tal como transporte durante a madrugada (das 3:00 às 6:00h por exemplo), sinalizações especiais, escoltas, entre outras regras, que dificultam a logística, atrasam e encarecem a montagem dos módulos (100) de um centro de processamento de dados.

[0073] Em uma realização da invenção, os segmentos (101 , 101 ’, 101 ”, 102, 102’, 102”) são construídos a partir de uma estrutura similar à de um contêiner.

[0074] Os contêineres são particularmente vantajosos para a logística, uma vez que já são adaptados para serem transportados por navios, trens e caminhões. Muitas jurisdições aceitam o contêiner como carga padrão, o que facilita a logística dos segmentos (101 , 10T, 101 ”, 102, 102’, 102”).

[0075] Exemplarmente, os contêineres (compatíveis com as dimensões de um segmento) possuem dimensões aproximadas de 6 m de comprimento, por 2,4 m de largura, por 2,6 m de altura e capacidade máxima de 24.000 kg (características típicas de um contêiner de 20 pés). Outro padrão de contêiner (de 40 pés) pode ter aproximadamente 12 metros de comprimento e demais medidas similares ao padrão (20 pés).

[0076] A composição do módulo (100) por meio de segmentos (101 , 101’, 101 ”, 102, 102’, 102”) pré-fabricados dentro dos padrões de cargas de uma jurisdição é muito vantajosa, proporcionando uma montagem de um centro de processamento de dados (1 ) de forma rápida e de baixo custo.

[0077] Além disso, os segmentos (101 , 101’, 101 ”, 102, 102’, 102”) são unidos no local de montagem do centro de processamento de dados (1 ) para formar as suas respectivas metades (1001 , 1002).

[0078] Por fim, a união das metades (1001 , 1002) forma um módulo (100) que é a infraestrutura base do centro de processamento de dados (1 ) da presente invenção, com vantagens em relação a eficiência de refrigeração e redundância. [0079] O módulo (100) é substancialmente simétrico, considerando um plano longitudinal substancialmente perpendicular ao solo.

[0080] Os segmentos (101 , 101’, 101 ”, 102, 102’, 102”) das suas respectivas metades (1001 , 1002) são unidos primeiramente. Após cada uma das metades (1001 , 1002) estarem prontas, unem-se as metades entre si, formando um módulo (100).

[0081 ] Os módulos (100) são então constituídos por duas metades (1001 , 1002) substancialmente simétricas que são unidas no local da montagem do centro de processamento de dados (1 ).

[0082] Em algumas realizações preferenciais da invenção, uma metade (1001 , 1002) pode ser constituída de 2 a 4 pares de segmentos (101 , 101’, 101 ”, 102, 102’, 102”). Cada uma desses segmentos (101 , 101 ’, 101 ”, 102, 102’, 102”) é transportado em uma carreta e unidas no local de montagem do centro de processamento de dados (1 ).

[0083] O módulo (100) simétrico no sentido longitudinal é uma outra vantagem da presente invenção, já que, com isso, é possível a construção de centros de processamento de dados (1 ) modulares com alta capacidade de refrigeração e redundância (tanto térmica quanto elétrica).

[0084] A união duas metades (1001 , 1002) simétricas para formar a área dos racks (12) proporciona um ambiente amplo, similar à área interna de um centro de processamento de dados (1 ) convencional, com separação de corredores de ar quente (121 ) e ar frio (122).

[0085] A característica de se ter pelo menos duas metades (1001 , 1002) simétricas, proporciona maior massa de ar-condicionado disponível no interior da área de rack (12) de um módulo (100) de um centro de processamento de dados (1 )-

[0086] A capacidade térmica do ar depende da sua massa. Por outro lado, a massa de ar nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) aumenta proporcionalmente com o seu volume. Assim, quanto maior o volume de ar, maior a sua capacidade térmica na área de racks (12).

[0087] Assim, um volume maior da área de racks (12), proporcionado pela união das metades (1001 , 1002) simétricas, acarreta uma maior capacidade de refrigeração e estabilidade térmica do ar na área dos racks (12). Isso significa, que é mais fácil manter a temperatura constante dentro da área de racks (12) de um módulo (100). Ou seja, é necessário um tempo maior e/ou uma maior quantidade de calor para a variação da temperatura.

[0088] Isso é particularmente vantajoso, por exemplo, quando há uma falha momentânea no sistema de refrigeração, a temperatura varia pouco não causando prejuízos ao funcionamento dos equipamentos de TI presentes nos racks.

[0089] Essa falha pode ser ocasionada, por exemplo, por uma falha no fornecimento de energia elétrica da concessionária local. Nesses casos, em uma interrupção no fornecimento de energia elétrica somente para os equipamentos de refrigeração, há tempo suficiente para o acionamento de um gerador, sem que isso comprometa o funcionamento dos equipamentos de TI.

[0090] A separação de corredor de ar quente (121 ) e frio (122) e o uso de enclausuramento de corredor remetem então à otimização na utilização de ar para refrigeração dos equipamentos de TI presente no módulo (100).

[0091 ] Os módulos para centro de processamento de dados são solução já encontradas no estado da técnica, que usualmente optam pelo enclausuramento do corredor quente.

[0092] O módulo (100) da presente invenção é equipado com um sistema de refrigeração (15) dedicado e segregado em área própria, com vistas a mitigar riscos decorrentes de eventuais falhas, incêndios, curtos-circuitos, entre outras falhas do sistema de refrigeração (15).

[0093] Outra vantagem das metades (1001 , 1002) serem simétricas é o aumento da redundância e da possibilidade de compartilhamento das áreas técnicas, ou seja, do compartilhamento do sistema de refrigeração (15) e do sistema de fornecimento de energia (14), otimizando a utilização e potencialmente a redundância de equipamentos e sistemas.

[0094] Cada uma das metades (1001 , 1002) é completamente autônoma. Em princípio, somente uma metade (1001 ) poderia trabalhar sozinha, ou seja, sem a necessidade da sua outra metade (1002) espelhada.

[0095] Apesar de existir essa possibilidade, de somente uma das metades (1001 , 1002) trabalhar, ela é desvantajosa.

[0096] A configuração de uma das metades (1001 , 1002) trabalhar sozinha não proporciona aumento da capacidade térmica do ar na área dos racks (12), nem mesmo o aumento da redundância do sistema de refrigeração (15) e do sistema de fornecimento de energia (14).

[0097] Com as metades (1001 , 1002) simétricas conectadas aumenta-se a redundância, já que no sistema de refrigeração (15) há um ou mais equipamento de refrigeração em funcionamento e um ou mais equipamentos de refrigeração em espera (redundância). Caso um dos equipamentos de refrigeração em funcionamento falhe por algum motivo, entra em funcionamento um ou mais equipamentos que estavam em espera (backup).

[0098] Em uma realização da presente invenção, mostrada na Figura 8, cada uma das metades (1001 , 1002) possui seu respectivo sistema de refrigeração (151 , 152).

[0099] Exemplarmente, conforme mostrado na Figura 8, o sistema de refrigeração (151 ) da primeira metade (1001 ) compreende dois equipamentos em funcionamento (151 1 f, 1521 f) e dois equipamentos em espera (151 1 b, 1521 b). A mesma disposição é encontrada no seu respectivo sistema de refrigeração (152) simétrico, ou seja, na segunda metade (1002).

[0100] Caso o equipamento de refrigeração (1511f) falhe tem-se como opção em espera (backup) os equipamentos refrigeração (1511 b, 1521 b) da sua metade (1001 ). Como as metades (151 , 152) são integradas, além dos equipamentos refrigeração (151 1 b, 1521 b) tem-se ainda os equipamentos refrigeração (1512b, 1522b) da outra metade. Isso torna o sistema de refrigeração (15) bastante robusto, redundante e confiável.

[0101 ] A mesma lógica de redundância se aplica ao sistema de fornecimento de energia (14) e aos sistemas de supressão de incêndio (1 1 ). Logo, os sistemas de fornecimento de energia (141 , 141 b, 142, 142b) respectivos de cada uma das metades (1001 , 1002) supre a outra metade em caso de falha, com a mesma lógica do sistema de refrigeração, isto é, utilizando inclusive os respectivos sistemas de backup de fornecimento de energia (141 b, 142b).

[0102] Assim, o centro de processamento de dados (1 ) da presente invenção é constituído por um ou mais módulos (100), possuindo área exclusiva para alocação de equipamentos em racks dos clientes, aqui denominada de área dos racks (12), corredor de agregação (13), através do qual é realizada a circulação controlada de pessoal, e área técnica separada. [0103] A completa independência dos módulos (100) proporciona escalabilidade ao centro de processamento de dados, já que os módulos (100) podem ser unidos lado a lado, a fim de aumentar a capacidade do centro de processamento de dados, sem incorrer em imobilização de grandes volumes de capital no início da operação do centro de processamento de dados (1 ), conforme mostrado exemplarmente nas Figuras 12 e 14.

[0104] Além disso, a disposição interna de cada um dos módulos (100) permite a redundância de infraestrutura, o que se traduz em robustez, confiabilidade e operação ininterrupta na grande maioria das falhas postuladas.

[0105] A manutenibilidade do centro de processamento de dados (1 ) independe da operação do processamento de dados. Essa característica vantajosa é alcançada já que cada módulo (100) possui a sua área de racks (12) separada das áreas técnicas.

[0106] O acesso à área de sistema de fornecimento de energia (14) é realizado preferencialmente por acesso externo e pelo corredor principal de agregação (13) e o acesso ao sistema de refrigeração (15) pelo acesso (153), lateral, que pode possuir um corredor ou não. O sistema de refrigeração (15) fica preferencialmente sem a cobertura superior da envoltória do centro de processamento de dados para ajudar na convecção do ar do sistema de refrigeração (15).

[0107] Assim, por meio do acesso (143) à área do sistema de fornecimento de energia (14) é possível realizar a sua manutenção sem necessidade de nem mesmo circular pela área dos racks (12) do módulo (100). O acesso (143) é preferencialmente uma porta com controle de acesso (exemplarmente por: biometria, senha, tags, token etc.).

[0108] Como mostrado na Figura 1 , a área dos racks (12) também pode ser alcançada para sua manutenção por meio do acesso exclusivo, que preferencialmente é uma porta (123) com controle de acesso (exemplarmente por biometria, senha, tags, token etc.).

[0109] Os módulos (100) são construídos externamente por uma estrutura substancialmente metálica blindados, à prova de jatos de água, resistente a incêndios.

[01 10] O método de construção do módulo (100) consiste em unir uma extremidade do segmento (101 ) ao seu respectivo segmento (101’) adjacente e, assim por diante, unindo o próximo segmento (101 ”) adjacente, para formar a primeira metade (1001 ).

[01 11 ] Após a reunião de todos os segmentos (101 , 101’, 101 ”) forma-se a primeira metade (1001 ).

[01 12] Da união de uma extremidade do segmento (102) ao seu respectivo segmento (102’) adjacente e, assim por diante, unindo o próximo segmento (102”) adjacente, há a formação da segunda metade (1002).

[01 13] Após a reunião de todos os segmentos (102, 102’, 102”) forma-se a segunda metade (1002).

[01 14] Após a formação de cada uma das metades (1001 , 1002) une-se uma metade a outra metade, formando assim o módulo (100).

[01 15] Em uma realização da invenção, cada módulo (100) pode suportar até 60 racks de 600mm de largura cada e 600kVA de potência elétrica. No entanto, outras realizações são possíveis, onde essas especificações podem mudar conforme tamanho do rack e personalização da densidade elétrica requerida.

[01 16] A Figura 12 exemplifica uma corporificação de centro de processamento de dados (1 ) da presente invenção, mostrando o seu interior. Fica evidente a disposição dos módulos (100, 100’, 100”) lado a lado, a fim de aumentar (expandir) a capacidade do centro de processamento de dados (1 ), sem descontinuidade das suas operações.

[01 17] O método de construção de um módulo compreende ainda um ou mais módulos (100,100’, 100”) dispostos lado a lado e interligados a partir das faces laterais maiores (16) dos módulos adjacentes, sendo o corredor principal de agregação (13) alinhado entre os módulos (100,100’, 100”).

[01 18] A expansão pode ser realizada de forma gradativa, sem necessidade de um grande investimento inicial, como ocorre com os centros de processamento de dados convencionais.

[01 19] Observa-se ainda na Figura 14, o corredor comum de agregação (13). Ao mesmo tempo que o corredor (13) integra, ele preserva a manutenibilidade, inclusive com acessos por portas (123) independentes para cada área dos racks (12) de cada um dos módulos (100, 100’). A área dos racks (12) também é conhecida como data hall. [0120] O corredor de agregação (13) cria uma usabilidade para os clientes similar a um centro de processamento de dados convencional, onde se pode circular para o acesso às áreas de equipamentos de energia (14), área de racks (12) e áreas de facilidades (20).

[0121 ] Conforme mostrado na Figura 14, o controle de acesso (29) ao corredor de agregação (13) é realizado preferentemente por meio das áreas de facilidades (20). Exemplarmente o acesso é liberado pela recepção (25) em uma realização da invenção. A recepção (25) concede acesso por perfil de usuário, que poderá acessar um ou mais áreas dos racks (12) ou somente uma ou mais áreas de fornecimento de energia (14, 14’) ou ainda acessar ambas as áreas. Controles de acesso podem permitir também o acesso ao sistema de refrigeração (15, 15’).

[0122] Assim, a circulação de usuários ocorre preferencialmente por meio das áreas de facilidades (20) que podem ter disposições diversas, conforme mostrado nas Figuras 15 e 16.

[0123] As áreas de facilidades (20) são, por exemplo, as docas (27), recepção (25), sala de testes, estoque (28), sala de reunião, entre outras.

[0124] Ao se agregar as áreas de facilidades (20), obtém-se uma disposição que pode ser equiparada a um centro de processamento de dados convencional. As áreas de facilidades (20) são preferencialmente em alvenaria.

[0125] A Figura 14 mostra mais uma realização da invenção, ou seja, um centro de processamento de dados (1 ) com os módulos (100, 100’) posicionados lado a lado, que unidos compõem um centro de processamento de dados (1 ) com todas as vantagens de um centro de processamento de dados convencional.

[0126] A Figura 12, mostra o corte longitudinal de uma realização da invenção. Uma envoltória (30) proporciona a integração estrutural e visual, que é uma proteção aos módulos (100) contra intempéries, além de proporcionar segurança de acesso.

[0127] Essa envoltória (30) permite a adição opcional de áreas de facilidades, escritório e armazenamento personalizáveis.

[0128] A envoltória (30) é constituída de uma cobertura (31 ), preferencialmente metálica acima dos módulos (100), paredes preferencialmente de alvenaria nas laterais (321 , 322), sendo o fundo (33) preferencialmente com um acesso para a introdução dos módulos (100). Inferiormente, a envoltória (30) consiste em um piso (34), preferencialmente elevado. A área de facilidades (20) é integrada à envoltória (30) de forma a constituir o mesmo conjunto de centro de processamento de dados (1 ). A cobertura (31 ) preferencialmente não cobre os sistemas de refrigeração (15) nem os geradores. A área de facilidades (20) possui ainda uma fachada (35).

[0129] A Figura 13 mostra uma visão frontal, isto é, a entrada principal (26) do centro de processamento de dados para os usuários (clientes e funcionários). O aspecto e funções são similares a um centro de processamento de dados convencional e com todas as suas vantagens técnicas, mas com a flexibilidade de um centro de processamento de dados modular.

[0130] A presente invenção contempla uma estrutura externa capaz de abrigar uma grande quantidade de equipamentos de TI de clientes em racks, com capacidade de energia e refrigeração para suportar uma ampla faixa de densidade de energia por rack, atendendo às especificações do padrão TIA-942 Rated-3 da Telecommunications Industry Association (renomado órgão de padronização na área de telecomunicações e informática), com uma estrutura modular, mas com a experiência dos usuários de um centro de processamento de dados convencional.

[0131 ] Para a conexão entre os módulos (100) e perfeita integração com as outras áreas do centro de processamento de dados (1 ), foi criado um corredor de agregação (13). Além de não existirem equipamentos da infraestrutura no corredor (13), esse corredor (13) se integra com a área de facilidades (20) como: recepção (25), estoque (28), docas (27) entre outras, tornando-se um corredor de circulação para pessoas, funcionários, clientes e demais usuários.

[0132] Sobre a composição do módulo (100), o mesmo é blindado, à prova de jatos de água, resistente a incêndios, com capacidade para dezenas de racks, com porta de acesso por identificação biométrica e/ou leitora de cartão.

[0133] Os módulos (100) são agregados à infraestrutura de forma prática possibilitando escalabilidade das capacidades de espaço e energia pela simples adição dos módulos de forma paralela.

[0134] O centro de processamento de dados (1 ) da presente invenção permite conectividade elétrica dos equipamentos instalados nos racks com redundância no fornecimento de energia elétrica, monitoramento ininterrupto de toda a infraestrutura, além do monitoramento, com a gravação das imagens internas e externas por câmeras de CFTV com visão noturna e sensor de movimento.

[0135] Uma das vantagens da presente invenção são as manutenções preventivas, que podem ser realizadas por acesso direto aos equipamentos de infraestrutura, evitando contato direto com os equipamentos de TI do cliente, o que assegura maior estabilidade e segurança operacional.

[0136] Outra vantagem da invenção em questão é a utilização de uma envoltória (30) externa, que abriga toda a estrutura protegendo-a contra a incidência direta de raios solares, o que melhora a eficiência dos equipamentos de refrigeração, diminuindo o consumo de energia. Além disso, a envoltória (30) externa do centro de processamento de dados (1 ) modular da presente invenção proporciona completo controle de acesso ao mesmo.

[0137] Em outras palavras, a envoltória (30) externa protege e integra estruturalmente as partes internas e demais itens de proteções externas dos módulos, como paredes, proporcionando uma infraestrutura geral similar a um centro de processamento de dados convencional.

[0138] O centro de processamento de dados (1 ) da presente invenção, além de facilitar o processo de planejamento e execução da montagem, em conjunto com outras unidades, proporciona redução no tempo de instalação, podendo, inclusive, se obter um centro de processamento de dados (1 ) de grande porte, sem comprometer a eficiência energética em relação aos similares existentes no estado da técnica. Ou seja, a presente invenção permite construção de centros de processamento de dados (1 ) escaláveis, obtendo-se inclusive capacidades de centros de processamento de dados (1 ) de grande porte.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 ) UM MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO DE SEGMENTOS PRÉ-FABRICADOS E TRANSPORTÁVEIS, sendo o módulo (100) com formato substancialmente paralelepipedal dotado em uma de suas extremidades de uma sala dedicada e segregada em formato substancialmente paralelepipedal para abrigar um sistema de fornecimento de energia (14) e na sua extremidade oposta uma sala dedicada e segregada em formato substancialmente paralelepipedal para abrigar um sistema de refrigeração (15) caracterizado pelo fato do módulo (100) ser constituído pela união de duas metades (1001 , 1002) substancialmente simétricas em relação a um plano longitudinal perpendicular a um piso (34), sendo que cada metade (1001 , 1002) é constituída ainda pela união de um ou mais de seus respectivos segmentos (101 , 102) pré-fabricados e transportáveis.

2) O MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO DE SEGMENTOS PRÉ-FABRICADOS E TRANSPORTÁVEIS de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que entre a sala do sistema de fornecimento de energia (14) e a sala do sistema de refrigeração (15), o módulo (100) é dotado de um corredor principal de agregação (13) e uma sala dedicada e segregada em formato substancialmente paralelepipedal para abrigar uma área de racks (12), sendo que uma porta (123) de acesso aos racks, dotada de um controle de acesso, permite a circulação de usuários autorizados entre o corredor principal de agregação (13) e a área de racks (12), sendo que uma porta (143) de acesso ao aos equipamentos de fornecimento de energia (14), também dotada de um controle de acesso, permite a circulação de usuários autorizados entre o corredor principal de agregação (13) e a sala do sistema de fornecimento de energia (14).

3) O MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO DE SEGMENTOS PRÉ-FABRICADOS E TRANSPORTÁVEIS de acordo com a reivindicação 2 caracterizado pelo fato de que o acesso ao corredor principal de agregação (13) também é controlado e realizado por meio de uma área de facilidades (20).

4) O MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO DE SEGMENTOS PRÉ-FABRICADOS E TRANSPORTÁVEIS de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato da união entre a primeira metade (1001 ) e a segunda metade (1002) formar um corredor de contenção de ar quente (121 ) ou frio (122) comum.

5) O MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO DE SEGMENTOS PRÉ-FABRICADOS E TRANSPORTÁVEIS de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que cada uma das metades (1001 , 1002) é autônoma e compartilham os equipamentos de refrigeração (151 1 f, 1521 f, 1512f, 1522f) uma da outra.

6) O MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO DE SEGMENTOS PRÉ-FABRICADOS E TRANSPORTÁVEIS de acordo com a reivindicação 5 caracterizado pelo fato de que cada uma das metades (1001 , 1002) pode compartilhar os equipamentos de refrigeração em espera (1511 b, 1521 b, 1512b, 1522b) uma da outra.

7) O MÓDULO DE CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO DE SEGMENTOS PRÉ-FABRICADOS E TRANSPORTÁVEIS de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que cada uma das metades (1001 , 1002) é autônoma e compartilha os sistemas de fornecimento de energia (141 ,

141 b 142, 142b) uma da outra.

8) UM MÉTODO DE CONSTRUÇÃO DE UM MÓDULO (100),

por compreender as seguintes etapas: os segmentos (101 , 102) são fabricados fora do local de construção do módulo (100); cada um dos segmentos (101 , 102) é transportado individualmente como carga padrão até o local de montagem do módulo (100); no local de montagem do módulo (100), une-se a extremidade de um segmento (101 ) a outra extremidade do segmento (10T) adjacente formando a primeira metade (1001 ); no local de montagem do módulo (100), une-se a extremidade de um segmento (102) a outra extremidade do segmento (102’) adjacente formando a segunda metade (1002), sendo as metades (1001 , 1002) substancialmente simétricas; após a formação de cada uma das metades (1001 , 1002), une-se uma primeira metade (1001 ) a segunda metade (1002), formando o módulo (100).

9) UM CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS CONSTITUÍDO A PARTIR DO MÓDULO da reivindicação 1 , caracterizado por compreender um ou mais módulos (100, 100’, 100”) dispostos lado a lado e interligados a partir das faces laterais maiores (16) dos módulos (100) adjacentes, sendo o corredor principal de agregação (13) alinhado entre os módulos (100).

10) O CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do primeiro módulo (100) do centro de processamento de dados (1 ) ser disposto junto a área de facilidades (20), sendo o controle de acesso de usuários a um ou mais módulos (100) realizada por meio da dita área de facilidades (20).

1 1 ) 0 CENTRO DE PROCESSAMENTO DE DADOS de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de ser dotado de uma envoltória (30) limitada inferiormente por um piso (34) onde o centro de processamento de dados (1 ) é montado; limitado superiormente por uma cobertura (31 ), que abriga o centro de processamento de dados (1 ) no todo ou em parte; limitado lateralmente e ao fundo respectivamente por fechamentos (321 , 322, 33), sendo que pelo menos um dos ditos fechamentos (321 , 322, 33) é realizado por meio de portões compatíveis, pelo menos, com as dimensões dos segmentos (101 , 10T, 101 ”, 102, 102’, 102”); limitado frontalmente pela área de facilidades (20) que é integrada à envoltória (30) de forma a constituir o mesmo conjunto de centro de processamento de dados (1 ).

12) UM MÉTODO DE CONSTRUÇÃO do centro de processamento de dados (1 ) da reivindicação 9, caracterizado por compreender as etapas em qualquer ordem: a) construção da envoltória (30), construída a partir da execução das subetapas executadas em qualquer ordem: construção de uma base sólida ou um piso (34) elevado onde o centro de processamento de dados (1 ) será construído; construção da área de facilidades (20); construção da estrutura da cobertura (31 ); colocação da cobertura (31 ); fechamentos das laterais (321 , 322); fechamento do fundo (33); b) inserção dos segmentos (101 , 101’, 101”, 102, 102’, 102”) no interior da envoltória (30), que são montados a partir das subetapas executadas em qualquer ordem: os segmentos (101 , 101’, 101”) são unidos para formar uma primeira metade (1001 ); segmentos (102, 102’, 102”) substancialmente simétricos aos segmentos (101 , 101’, 101”) são unidos para formar uma segunda metade (1002) substancialmente simétrica à primeira metade (1001 ); após a formação de cada uma das metades (1001 , 1002), une- se uma primeira metade (1001 ) à segunda metade (1002), formando o módulo (100); c) os módulos (100) são dispostos lado a lado no interior da envoltória

(30) a fim de formar o centro de processamento de dados (1 ) modular.