A aplicação de trocadores de calor de fluxo cruzado em sistemas de Resfriamento Evaporativo Indireto (IDEC) em data centers se reflete principalmente na troca de calor eficiente, na redução do consumo de energia e na melhoria da eficiência do resfriamento do data center. A seguir, apresentamos suas principais funções e vantagens:
- Princípio básico de funcionamento
O trocador de calor de fluxo cruzado é um tipo de dispositivo de troca de calor cuja estrutura permite que duas correntes de ar se cruzem, mantendo o isolamento físico. Em sistemas de resfriamento evaporativo indireto em data centers, ele é normalmente usado para a troca de calor entre o ar de resfriamento e o ar ambiente externo sem mistura direta.
O fluxo de trabalho é o seguinte:
O ar primário (ar de retorno do centro de dados) troca calor com o ar secundário (ar ambiente externo) através de um dos lados do trocador de calor.
O ar secundário evapora e arrefece na secção de humidificação, reduzindo a sua própria temperatura, e depois absorve calor no permutador de calor para arrefecer o ar primário.
Após o ar primário ser resfriado, ele é enviado de volta ao centro de dados para resfriar os equipamentos de TI.
O ar secundário é finalmente descarregado para o exterior sem entrar no interior do centro de dados, evitando assim o risco de poluição.
- Vantagens dos Data Centers
(1) Eficiente e econômico em termos de energia, reduzindo a demanda por refrigeração.
Reduzir a carga de refrigeração: Ao utilizar trocadores de calor de fluxo cruzado, os centros de dados podem aproveitar o resfriamento externo a ar em vez de depender da refrigeração mecânica tradicional (como compressores).
Melhorar o PUE (Power Usage Effectiveness): Reduzir o tempo de funcionamento dos equipamentos de refrigeração mecânica, diminuir o consumo de energia e aproximar os valores de PUE do estado ideal (abaixo de 1,2).
(2) Completamente isolado fisicamente para evitar contaminação
Os permutadores de calor de fluxo cruzado garantem que o ar externo não entre em contato direto com o ar interno do centro de dados, evitando que poluição, poeira ou umidade afetem os equipamentos de TI. São ideais para centros de dados com altos requisitos de qualidade do ar.
(3) Adequado para diversas condições climáticas
Em climas secos ou quentes, os sistemas de resfriamento evaporativo indireto são particularmente eficazes e podem reduzir significativamente os custos de refrigeração de centros de dados.
Mesmo em áreas com alta umidade, a otimização do projeto dos trocadores de calor pode melhorar a eficiência da troca térmica.
(4) Reduzir o consumo de recursos hídricos
Em comparação com o resfriamento evaporativo direto (DEC), o resfriamento evaporativo indireto não requer a pulverização direta de água no ar do centro de dados, mas sim o resfriamento indireto por meio de um trocador de calor, reduzindo assim a perda de água.
- Cenários aplicáveis
Os trocadores de calor de fluxo cruzado são amplamente utilizados nos seguintes tipos de centros de dados:
Centro de dados hiperescalável: Requer soluções de refrigeração eficientes e com baixo consumo de energia para reduzir os custos operacionais.
Centro de dados de computação em nuvem: requer altos valores de PUE e busca métodos de resfriamento mais sustentáveis.
Data Center de borda: normalmente localizado em ambientes hostis, exigindo sistemas de refrigeração eficientes e de baixa manutenção.
- Plano de Desafio e Otimização
Dimensionamento e eficiência do trocador de calor: Trocadores de calor de fluxo cruzado maiores podem melhorar a eficiência da troca de calor, mas também aumentam a área ocupada, sendo necessário um projeto otimizado, como o uso de trocadores de calor de alumínio ou material compósito para melhorar a eficiência da troca de calor.
Incrustações e manutenção: Devido às variações de umidade, os trocadores de calor podem apresentar problemas de incrustação, exigindo limpeza regular e o uso de revestimentos anticorrosivos para prolongar sua vida útil.
Otimização do sistema de controle: Combinado com o controle inteligente, o modo de operação do trocador de calor é ajustado dinamicamente com base na temperatura ambiente externa, umidade e condições de carga do data center para melhorar a adaptabilidade do sistema.
- Tendências de desenvolvimento futuro
Novos materiais eficientes para troca de calor, como trocadores de calor com nanorrevestimento, melhoram ainda mais a eficiência da troca de calor.
Em conjunto com um sistema de controle inteligente de IA, ajusta dinamicamente a troca de calor de acordo com a carga em tempo real do centro de dados.
Combinar a tecnologia de refrigeração líquida para melhorar ainda mais a eficiência da dissipação de calor em salas de servidores de alta densidade.
Os trocadores de calor de fluxo cruzado desempenham um papel importante no sistema de resfriamento evaporativo indireto de data centers, proporcionando transferência de calor eficiente, reduzindo o consumo de energia, minimizando a poluição e melhorando a confiabilidade dos equipamentos. Atualmente, são uma das tecnologias mais importantes na área de resfriamento de data centers, especialmente adequadas para data centers de grande escala e alta eficiência.
