Refrigeração de Centros de Dados Tropicais: Notas Técnicas de Engenharia

Refrigeração de Centros de Dados em Clima Tropical: Comece pelas Condições do Local

RESPOSTA RÁPIDA

As primeiras faixas de refrigeração da ZT são:  

• 5–8 kW/rack: ar-condicionado em fila N+1;
• 15–30 kW/rack: refrigeração em fila com contenção de fluxo de ar;
• 30–50 kW/rack: trocador de calor na porta traseira ou uma configuração híbrida ar/líquido;
• acima de 50 kW/rack: refrigeração líquida a nível de chip como caminho prático;
• 100+ kW/rack: refrigeração líquida específica para o projeto, com verificação separada da refrigeração residual por ar.

Observação de Campo: O Arquivo Meteorológico É uma Entrada de Projeto

Um pedido chega frequentemente com duas linhas: "local tropical" e "alta temperatura ambiente". Nenhum desses constitui um ponto de operação do equipamento.

Utilize o arquivo meteorológico aprovado para o projeto. A temperatura de bulbo seco afeta os equipamentos do lado do ar e de rejeição de calor; a temperatura de bulbo úmido é relevante onde há envolvimento de evaporação; a umidade define o risco de ponto de orvalho. Poeira, exposição ao sal e restrições hídricas também podem alterar a seleção. Não copie valores climáticos de outra cidade ou de um folheto genérico.

ASHRAE's Datacom Series fornece orientações térmicas, enquanto a IMDA Green Data Centre Roadmap de Singapura fornece contexto regulatório. Contudo, os dados meteorológicos do projeto e os limites operacionais de TI ainda regem o projeto.

Entradas de Projeto a Serem Colocadas em Uma Única Folha

Indique incógnitas como abertas, em vez de ocultá-las em suposições.

Entradas de TI e de racks

• equipamento e carga de pico em cada rack;
• fluxo de ar do servidor e condições de entrada permitidas;
• cobertura da placa fria e carga residual de ar;
• peso do rack, folga para manutenção e carga de expansão.

Entradas do local e da infraestrutura elétrica

• dados aprovados de temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e umidade;
• envelope ambiental interno;
• disponibilidade de água, composição química e restrições;
• redundância, exposição ao ar livre e local de rejeição de calor.

Entradas de controle e comissionamento

• sensores de ponto de orvalho e lógica de reinicialização do refrigerante;
• alarmes de vazamento, isolamento e estratégia de drenagem;
• cargas de teste, critérios de aceitação e pontos de monitoramento de energia.

Carregar primeiro o rack, depois definir a rota de refrigeração

Leia isto como uma tabela de triagem, não como um cronograma de seleção. Um rack denso com apenas parte do seu calor capturado por placas frias ainda pode impor uma carga substancial ao ar ambiente. Inversamente, uma sala de menor densidade com contenção inadequada pode apresentar problemas de temperatura na entrada, mesmo quando a capacidade total de refrigeração aparenta ser suficiente.

Os racks refrigerados a líquido da ZT suportam de 30 kW a mais de 100 kW, utilizando coletores em aço inoxidável 304, mangueiras EPDM e conectores rápidos de desconexão seca. Verifique a compatibilidade do fluido refrigerante e os limites de pressão.

Verificação Rápida de Carga a Partir de um Registro de Projeto

Faça os cálculos aritméticos no nível do rack antes de discutir quantidades de equipamento. A referência da ZT no Cazaquistão utilizou três contêineres de 40 pés com carga total de TI de 168 kW distribuída por 24 racks:

Esse resultado situa-se na faixa de 5–8 kW/rack, onde o projeto utilizou ar condicionado em linha N+1. O cálculo não comprova que cada rack tenha exatamente 7 kW. O cronograma de racks ainda controla o fluxo de ar local e o posicionamento das unidades.

A mesma cautela se aplica a uma configuração padrão de 40 pés. Os valores de 40–70 kW correspondem à capacidade total de TI do contêiner, não à densidade por rack. Na configuração documentada de 40 kW distribuídos por oito racks, o resultado é de 5 kW/rack.

Carga total do contêiner, carga por rack, capacidade da unidade de refrigeração e capacidade térmica da CDU são grandezas distintas. Mantenha colunas separadas para cada uma delas.

Ponto de orvalho: torne a decisão de controle explícita

O risco de condensação não é resolvido simplesmente escrevendo-se “controle de umidade” na especificação.

Primeiro, identifique todas as superfícies que podem ser refrigeradas pelo circuito tecnológico: placas frias, mangueiras, colectores, conectores rápidos e tubulações expostas. Em seguida, compare a temperatura mínima esperada da superfície ou do fluido refrigerante com o ponto de orvalho ambiente nas condições normais de operação, inicialização, abertura de portas, falha de controle e manutenção.

A narrativa de controle deve responder a quatro perguntas:

• Quais sensores determinam o ponto de orvalho ambiente?
• Qual é a separação mínima exigida entre o ponto de orvalho e a temperatura de alimentação do fluido refrigerante?
• O CDU redefine a temperatura, emite um alarme, restringe a carga ou interrompe o fluxo quando o limite é aproximado?
• O que acontece se um sensor de umidade ou temperatura falhar?

As respostas são específicas para cada projeto. Devem estar alinhadas com os limites do equipamento de TI. Evite inserir uma margem arbitrária de ponto de orvalho apenas porque ela apareceu em outro projeto.

O isolamento pode reduzir a exposição da superfície, mas não é o único controle. As juntas, válvulas e conexões de serviço permanecem vulneráveis. A comissionamento deve testar a lógica dos sensores e a sequência de alarmes, em vez de verificar apenas o funcionamento estável.

Verificações do CDU e do Ar Residual

O CDU separa e controla os circuitos da instalação e da tecnologia. A faixa de potência do CDU da ZT é de 200–1400 kW, com controle de temperatura no lado secundário de ±1 °C. Uma configuração 1+1 disponível abrange bombas, instrumentos, alimentação elétrica e comunicações.

O cronograma de aquisição deve especificar a carga térmica nas condições declaradas do circuito, o fluido refrigerante e os materiais molhados, a vazão, a pressão, a filtração, os controles, o significado do termo 1+1 em nível de componente, as alimentações elétricas, o isolamento e a detecção de vazamentos. Deve também indicar o calor rejeitado por componentes que não possuem placa fria. Um data center com refrigeração líquida ainda exige um cálculo de carga no lado do ar.

Notas sobre Equipamentos do Lado do Ar

A ZT lista unidades diretas de expansão em fila com capacidade de 15 a 62,6 kW e unidades de água gelada com capacidade de 32,9 a 61,4 kW, com uma razão de calor sensível acima de 95%. A capacidade nominal não corresponde à carga específica do projeto. Solicite o desempenho nas condições reais do projeto, aplique redundância e verifique o rack mais quente durante a manutenção.

O sistema de contenção exige um desenho que mostre os tampões, as aberturas para cabos e os trajetos de ar. Os racks da ZT oferecem perfuração superior a 80% e suportam cargas estáticas de até 3000 kg, sujeito à confirmação para o modelo de rack ofertado.

Verificação Cruzada de Aquisições

Antes de aceitar uma proposta de fornecedor, verifique os seguintes itens, linha por linha:

• as cargas dos racks são listadas individualmente, não apenas como uma média;
• a fonte meteorológica e as condições de projeto estão especificadas;
• as capacidades dos equipamentos são declaradas nos pontos de operação reais do projeto;
• as cargas térmicas no lado do ar e no lado líquido são compatíveis com o total de cargas de TI;
• a redundância é descrita como uma topologia, com identificação clara dos componentes cobertos;
• a lógica de ponto de orvalho inclui estados de falha do sensor e de inicialização;
• Os materiais da CDU, o fluido refrigerante, a filtração e os conectores são compatíveis;
• o equipamento de rejeição de calor inclui bombas, controles e cargas auxiliares;
• os testes de fábrica abrangem alarmes, intertravamentos, vazamentos e perda de um componente redundante;
• os números dos certificados e seus escopos correspondem exatamente à configuração oferecida.

A ZT lista entre suas certificações ISO 9001, CE, CCC, TUV, RoHS, UL e TIA-942. Verifique o escopo aplicável à montagem oferecida.

PUE: Indique o limite antes do número

A ZT registrou PUE anual inferior a 1,2 para capacidade total de refrigeração líquida por placa fria em 2024; sua biblioteca indica valores entre 1,5 e 2,0 para instalações tradicionais refrigeradas a ar. Trata-se de registros limitados, não uma garantia para locais tropicais.

Indique se o PUE é medido ou modelado, anual ou instantâneo, e quais cargas auxiliares estão incluídas no limite. Indique também o perfil de carga, a base meteorológica e a sequência de rejeição de calor. Consulte o Recurso PUE do Green Grid . As metas finais exigem revisão específica do projeto e um plano de medição acordado.

Perguntas frequentes

Qual é o melhor sistema de refrigeração para um centro de dados tropical?

Não existe um único sistema ideal. Selecione, em primeiro lugar, a arquitetura com base na densidade por rack e, em seguida, verifique-a quanto às condições climáticas do local, à umidade, às restrições hídricas, aos limites dos equipamentos de TI, à redundância e à capacidade de rejeição térmica.

A refrigeração em linha pode atender racks de IA?

A ZT analisa a refrigeração em linha com contenção para 15–30 kW/rack. Para 30–50 kW/rack, avalie a refrigeração por porta traseira ou sistemas híbridos. Acima de 50 kW/rack, a refrigeração líquida direta nos chips é a solução prática.

A refrigeração direta nos chips elimina a necessidade de refrigeração ambiente?

Normalmente, não. Componentes fora do circuito da placa fria podem dissipar calor para o ar. Quantifique essa carga residual com base nas folhas técnicas atuais dos equipamentos de TI.

Como verificar o risco de ponto de orvalho?

Compare a temperatura mais baixa prevista do fluido refrigerante ou da superfície com o ponto de orvalho ambiente em condições normais, de inicialização, de falha e de manutenção. Documente as localizações dos sensores, a lógica de reinicialização, os alarmes e as ações em caso de falha.

Quais capacidades de CDU a ZT lista?

A ZT lista CDUs de 200–1400 kW, controle de temperatura no lado secundário com precisão de ±1 °C e uma configuração 1+1 disponível para bombas, instrumentos, alimentação elétrica e comunicações.

A ZT pode garantir um PUE anual inferior a 1,2 em um local quente?

Nenhuma garantia universal decorre do resultado registrado. A ZT alcançou um PUE anual inferior a 1,2 com capacidade total de refrigeração líquida por placa fria em 2024, mas uma meta de projeto exige limites definidos, base climática, perfil de carga, modelo do sistema e método de medição.

O que um comprador deve enviar para a primeira revisão de engenharia?

Envie o cronograma de racks, a lista de hardware, a divisão térmica ar/líquido, os limites operacionais, os dados meteorológicos aprovados, as informações sobre água, o requisito de redundância, o layout do local e a abordagem preferida de rejeição de calor.

Três pontos-chave

• Utilize o arquivo meteorológico aprovado e o cronograma de racks. Termos como “tropical” e potência média por rack em kW não constituem entradas suficientes para o projeto.
• Trate o ponto de orvalho como parte da sequência de controle. Identifique sensores, limites, ações de reset, alarmes e estados de falha.
• Reconciliar todo o percurso térmico. A carga de TI, a carga residual de ar, a capacidade da unidade de distribuição de refrigeração (CDU) e a rejeção de calor ao ar livre devem estar em concordância antes de se encomendar o equipamento.

SOBRE A ZT

Fundada em 2009, a ZT (ZheJiang ZhiTing Information Technology Co., Ltd) projeta e fabrica infraestrutura de data centers pré-fabricados numa instalação produtiva de 30 000 m² em Zhejiang, China, com mais de 200 colaboradores. A ZT fabrica CDUs, refrigeração em fila, UPS, racks e sistemas DCIM, além de oferecer a SÉRIE NEBULA de módulos micro de refrigeração líquida. As certificações incluem ISO 9001, CE, CCC, TUV, RoHS, UL e TIA-942.

Discutir as Entradas de Projeto com a ZT

Enviar a lista de racks, os limites operacionais de TI, o ficheiro meteorológico, as informações sobre água, o objetivo de redundância e as restrições de rejeção térmica. A equipa de engenharia da ZT pode analisar as opções de refrigeração por ar, híbrida ou líquida com base nessas entradas declaradas.

Solicite uma Consulta Técnica , rever a ZT produtos de refrigeração líquida , ou consultar o solução de centro de dados em contêiner .

Fontes

• Série Datacom da ASHRAE
• IMDA Green Data Centre Roadmap
• Open Compute Project: Advanced Cooling Solutions
• White Paper da TIA sobre refrigeração líquida
• The Green Grid: PUE—A Comprehensive Examination