Aparato y procedimiento para enfriar un espacio sustancialmente cerrado con aire de recirculación.

Aparato para enfriar un centro de datos (10; 210), en el que se produce calor continuo o intermitente por la almenos una fuente de calor (11),

con aire de recirculación, que comprende un intercambiador de calor (20; 220) conun primer conjunto de conductos y un segundo conjunto de conductos, teniendo cada conjunto de conductos unaentrada y salida (23, 24, 25, 26; 223, 225), en el que la entrada y salida (23, 24; 223) del primer conjunto deconductos están conectadas con el centro de datos para formar una primera trayectoria de recirculación (I), y laentrada y salida (25,26; 225) del segundo conjunto de conductos están conectadas a un entorno (30) de los centrosde datos para formar una segunda trayectoria de recirculación (II), y en el que el intercambiador de calor es unintercambiador de calor de placas, caracterizado porque el aparato comprende además una válvula de mezcla (90)para permitir que el aire caliente fluya desde la salida (26) del segundo conjunto de conductos a través de la válvulade mezcla (90) hasta la entrada (25) del segundo conjunto de conductos.

Aparato y procedimiento para enfriar un espacio sustancialmente cerrado con aire de recirculación

La presente invención se refiere a un aparato y procedimiento para enfriar un centro de datos, en el que el calor continuo o intermitente es producido por al menos una fuente de calor, con aire de recirculación.

Cuando un espacio sustancialmente cerrado se utiliza para la colocación de una cantidad relativamente grande de dispositivos electrónicos tales como hardware y/o equipos informáticos utilizados para aplicaciones de telecomunicaciones, se denomina a menudo centro de datos.

Los dispositivos electrónicos comprenden normalmente una fuente de calor y se sabe que generan una cantidad relativamente grande de calor. Si no se toman medidas adecuadas, la temperatura en el espacio puede elevarse a un nivel tal que puede causar que los dispositivos funcionen mal, operen fuera de las especificaciones normales, o reducen la vida útil del dispositivo. Por lo tanto, se deben tomar medidas para mantener al menos la temperatura en el espacio dentro de un cierto ancho de banda deseado, preferiblemente a un nivel constante. Requisitos comparables pueden aplicar para la humedad del aire.

Normalmente, la temperatura en el interior del espacio se controla ventilando aire frío en el espacio y el aire caliente se extrae por las fuentes de calor, por ejemplo, dispositivos electrónicos, desde el espacio para el enfriamiento, después de lo cual se ventila el aire frío en el espacio de nuevo. El aire dentro del espacio se hace circular de esta manera a lo largo de una primera trayectoria de recirculación.

El aire que circula puede ser enfriado por un dispositivo de enfriamiento activo relativamente complejo como un dispositivo de enfriamiento en base a la compresión que utiliza un medio para transferir calor de un lugar a otro. Tales dispositivos de enfriamiento activos utilizan una cantidad relativamente grande de energía. Además, estos dispositivos, por lo general, no son muy eficientes y posibles fugas en los dispositivos de enfriamiento activos pueden causar peligros ambientales dependiendo del medio que se utiliza.

Como alternativa, se puede utilizar un intercambiador de calor aire-aire en forma de una rueda de recuperación térmica, en el que el calor se transfiere de un flujo de aire dentro del espacio a través de la rueda de recuperación térmica a un segundo flujo de aire fuera del espacio. El uso de la rueda de recuperación térmica se basa en la idea de que la temperatura del segundo flujo de aire fuera del espacio (un entorno) a menudo es lo suficientemente baja para enfriar el espacio hasta una temperatura deseada. De esta manera, no se requiere ningún dispositivo de enfriamiento activo de alto consumo de energía para el enfriamiento.

La rueda de la recuperación térmica es una rueda que gira lentamente con una estructura abierta que se coloca parcialmente en un flujo de aire que circula en el espacio, y parcialmente en un flujo de aire que circula en el entorno del espacio. Se transfiere calor desde el flujo de aire en el espacio hasta la rueda de recuperación térmica y posteriormente al flujo de aire en el entorno después del giro de la rueda.

El entorno puede ser aire abierto, pero también puede ser un espacio que no sea el espacio que se tiene que enfriar. Preferiblemente, el entorno es un espacio que está sustancialmente separado del espacio que tiene que enfriarse, y es preferiblemente lo suficientemente grande como para que la transferencia de una cantidad relativamente grande de calor al entorno no haga que el ambiente cambie su temperatura de tal modo que el entorno ya no puede enfriar el espacio.

Sin embargo, una desventaja principal de la solución con la rueda de recuperación térmica es que el aire puede escaparse a través de las brechas entre la rueda de recuperación térmica y la pared que separa los dos flujos de aire y que la rueda de recuperación térmica por sí misma transporta aire desde el entorno hasta dentro del espacio y viceversa. Esto hace que el proceso de enfriamiento sea menos eficaz.

La fuga y/o el intercambio de aire en el intercambiador de calor pueden también tener consecuencias para la instalación de seguridad contra incendios. Normalmente, se utiliza una instalación de seguridad contra incendios que reduce el nivel de oxígeno en el espacio para evitar que se inicie un incendio o para extinguir el fuego. Cuando el aire se fuga y/o intercambia a través del intercambiador de calor, esta instalación de seguridad contra incendios tiene que ser más grande para compensar la fuga y/o el intercambio de aire o no es capaz de extinguir el fuego correctamente.

El impacto del viento en la fachada, en el que se encuentran una entrada y una salida de aire para el entorno, puede aumentar considerablemente el tamaño de los efectos negativos mencionados. Del mismo modo, estos efectos negativos pueden aumentar durante el funcionamiento debido al desgaste de la rueda de recuperación térmica giratoria. El documento US2003/094006A1 desvela un aparato para enfriar un espacio cerrado en el que se hace uso de un intercambiador de calor de placas sin intercambio de aire entre el espacio cerrado y sus alrededores. Un objeto de la invención es aumentar la eficiencia del aparato.

Por lo tanto, la invención proporciona un aparato para enfriar un centro de datos, en el que se produce calor continuo

o intermitente por la al menos una fuente de calor, con aire de recirculación, que comprende un intercambiador de

calor con un primer conjunto de conductos y un segundo conjunto de conductos, teniendo cada conjunto de conductos una entrada y salida, en el que la entrada y salida del primer conjunto de conductos están conectadas al espacio, y la entrada y salida del segundo conjunto de conductos están conectadas a un entorno del espacio, y en el que el intercambiador de calor es un intercambiador de calor de placas, caracterizado por que el aparato comprende además un valor de mezcla para permitir que el aire caliente fluya desde la salida del segundo conjunto de conductos a través del valor de mezcla hasta la entrada del segundo conjunto de conductos. Las entradas y salidas del primer conjunto de conductos están conectadas al espacio para formar una primera trayectoria de recirculación a lo largo de la cual puede fluir aire desde el espacio hasta el primer conjunto de conductos y desde el primer conjunto de conductos de vuelta al espacio.

Las entradas y salidas del segundo conjunto de conductos están conectadas con el entorno del espacio para formar un segundo espacio de recirculación a lo largo del que puede fluir aire desde el entorno hasta el segundo conjunto de conductos y desde el segundo conjunto de conductos de vuelta al entorno.

La ventaja de utilizar un intercambiador de calor de placas es que existe una separación física en el intercambiador de calor entre el aire del espacio y el aire del entorno, lo que resulta en menos fugas y menos intercambio de aire entre el espacio y su entorno. Esto hace que el proceso de enfriamiento sea más eficaz. Puesto que algunos intercambiadores de calor de placas pueden aún tener alguna fuga, se utiliza preferiblemente un intercambiador de calor de placas del tipo soldado para eliminar completamente cualquier fuga.

La ausencia de, o una pequeña cantidad de fuga hace que el aparato sea también menos susceptibles al viento en el entorno. Una ventaja adicional es el hecho de que el intercambiador de calor de placas carece de partes móviles, haciendo que el aparato sea simple, más fácil de mantener, menos susceptible a fallo, resistente al desgaste y, por lo tanto, reduce la inversión y costes de mantenimiento. Otra ventaja puede ser que la instalación de seguridad contra incendios se puede diseñar más pequeña, ya que esta instalación no tiene que compensar las fugas y/o el intercambio de aire en el intercambiador de calor.

En una realización, la entrada y salida del primer y segundo conjuntos de conductos del intercambiador de calor puede conectarse con el espacio y el entorno, respectivamente, a través de los conductos. En caso de que la salida del primer conjunto de conductos se conecte con el espacio a través de un conducto, el conducto tiene preferentemente sólo esquinas redondeadas. Esto es ventajoso desde el punto de vista de la resistencia, especialmente cuando el aire suministrado al espacio debería ser tan uniforme y tan laminar como sea posible. Preferiblemente, las esquinas redondeadas tienen una forma parabólica.... [Seguir leyendo]

1. Aparato para enfriar un centro de datos (10; 210) , en el que se produce calor continuo o intermitente por la al menos una fuente de calor (11) , con aire de recirculación, que comprende un intercambiador de calor (20; 220) con un primer conjunto de conductos y un segundo conjunto de conductos, teniendo cada conjunto de conductos una entrada y salida (23, 24, 25, 26; 223, 225) , en el que la entrada y salida (23, 24; 223) del primer conjunto de conductos están conectadas con el centro de datos para formar una primera trayectoria de recirculación (I) , y la entrada y salida (25, 26; 225) del segundo conjunto de conductos están conectadas a un entorno (30) de los centros de datos para formar una segunda trayectoria de recirculación (II) , y en el que el intercambiador de calor es un intercambiador de calor de placas, caracterizado porque el aparato comprende además una válvula de mezcla (90) para permitir que el aire caliente fluya desde la salida (26) del segundo conjunto de conductos a través de la válvula de mezcla (90) hasta la entrada (25) del segundo conjunto de conductos.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende un primer sistema de circulación de flujo (50, 52; 250, 252) para hacer circular aire a lo largo de la primera trayectoria de recirculación, en el que el primer sistema de circulación de flujo divide al menos una parte de la primera trayectoria de recirculación en múltiples primeras subtrayectorias de recirculación paralelas (Ia, Ib, Ic) , teniendo al menos dos primeras sub-trayectorias de recirculación un dispositivo de desplazamiento de aire (50; 250) y una válvula de cierre (52; 252) para cerrar la primera subtrayectoria de recirculación correspondiente.

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende un segundo sistema de circulación de flujo (51, 53) para hacer circular aire a lo largo de la segunda trayectoria de recirculación, en el que el segundo sistema de circulación de flujo divide al menos una parte de la segunda trayectoria de recirculación en múltiples segundas subtrayectorias de recirculación paralelas (IIa, IIb, IIc) , teniendo al menos dos segundas sub-trayectorias de recirculación un dispositivo de desplazamiento de aire (51) y una válvula de cierre (53) para cerrar la segunda subtrayectoria de recirculación correspondiente.

4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho aparato comprende un conducto (110) para conectar la segunda trayectoria de recirculación corriente abajo de un dispositivo de desplazamiento de aire con el centro de datos para aplicar una sobrepresión en el centro de datos, y en el que el conducto está provisto de una válvula de control (112) para controlar la sobrepresión aplicada.

5. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato comprende un dispositivo de control configurado para controlar un flujo de aire en la primera trayectoria de recirculación en base a una diferencia de presión.

6. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un dispositivo de control configurado para controlar un flujo de aire en la segunda trayectoria de recirculación en base a una temperatura en el centro de datos.

7. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios de cierre (235a, 235b) para cerrar al menos un conducto del primer conjunto de conductos y al menos un conducto correspondiente del segundo conjunto de conductos.

8. Aparato de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho aparato comprende un dispositivo de control configurado para controlar los medios de cierre en base a un flujo de aire a través del primer conjunto de conductos y/o el segundo conjunto de conductos.

9. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una placa perforada o porosa (100) antes de la entrada del primer conjunto de conductos del intercambiador de calor de placas, estando dicha placa dispuesta para proporcionar un flujo uniforme a la entrada del primer conjunto de conductos.

10. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un dispositivo de enfriamiento activo que tiene un evaporador (61) para extraer calor de un flujo de aire, un condensador (62) para añadir calor a un flujo de aire, y una bomba (60) que está dispuesta para bombear un medio de alrededor desde el condensador al evaporador y de vuelta, con el fin de transportar el calor extraído desde el evaporador al condensador, estando el condensador ubicado en la segunda trayectoria de recirculación corriente abajo del segundo conjunto de conductos, y estando el evaporador ubicado en la primera trayectoria de recirculación corriente abajo del primer conjunto de conductos.

11. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la salida del primer conjunto de conductos está conectada con el centro de datos a través de un conducto (41) que sólo tiene esquinas redondeadas.

12. Centro de datos que comprende un número de aparatos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

13. Procedimiento para enfriar un centro de datos (10; 210) , en el que se produce calor continuo o intermitente por la al menos una fuente de calor (11) , con aire de recirculación, mediante el suministro de aire de recirculación caliente

desde el centro de datos hasta un primer conjunto de conductos del intercambiador de calor (20; 220) y el suministro de aire desde un entorno (30) del centro de datos hasta un segundo conjunto de conductos de un intercambiador de calor, en el que el intercambiador de calor es un intercambiador de calor de placas, caracterizado porque el aire caliente fluye desde una salida (26) del segundo conjunto de conductos a través de una válvula de mezcla (90) hasta

una entrada (25) del segundo conjunto de conductos.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el centro de datos este dividido en una sección fría

(15) y una sección caliente (14) por medios de división herméticos (16) , estando la sección fría conectada a una salida del primer conjunto de conductos, estando la sección caliente conectada a una entrada del primer conjunto de conductos, y estando los medios de división provistos de aberturas que conectan la sección fría y la sección caliente

en una ubicación de la al menos una fuente de calor, y en el que un flujo de aire a través del primer conjunto de conductos este controlado en base a una diferencia de presión entre la sección fría y la sección caliente.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, en el que un flujo de aire a través del segundo conjunto de conductos este controlado en base a una temperatura en el centro de datos.