Unidad de sub-refrigeración para sistema y procedimiento de refrigeración.

Un sistema de refrigeración (10) que comprende

una línea (28) que tiene refrigerante que circula en su interior,

una unidad de condensación (24), en comunicación fluida con dicha línea (28), adaptada para refrigerar refrigerante de un estado sustancialmente vaporizado a un estado sustancialmente líquido,

una bomba principal (12), en comunicación fluida con dicha unidad de condensación (24) por dicha línea (28), adaptada para bombear el refrigerante en un estado líquido,

caracterizado por una unidad de sub-refrigeración (40) en comunicación fluida con dicha línea (28) entre dicha unidad de condensación (24) y dicha bomba principal (12),

dicha unidad de sub-refrigeración (40) que recibe una porción de refrigerante desviada de dicha línea (28) para refrigerar el refrigerante que circula en dicha línea (28),

en el que dicha unidad de sub-refrigeración (40) comprende

un dispositivo de expansión de sub-refrigeración (48) en comunicación fluida con dicha línea (28) y un intercambiador de calor de sub-refrigeración (46), en comunicación fluida con dicho dispositivo de expansión de sub-refrigeración (48), adaptado para absorber calor del refrigerante que circula en dicha línea (28).

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Unidad de sub-refrigeración para sistema y procedimiento de refrigeración Descripción La presente invención se refiere a sistemas de refrigeración, y más particularmente a sistemas de refrigeración usados con armarios y cerramientos usados para el equipo de procesamiento de datos, de gestión de redes y de telecomunicaciones.

El equipo de comunicaciones y de tecnología de la información se diseña comúnmente para montarlo sobre armarios y para alojarlo dentro de cerramientos (frecuentemente incluidos en el término â??armarioâ??) . Los armarios del equipo se usan para contener y para disponer equipo de comunicaciones y de tecnología de la información, tal como servidores, CPU, equipo de procesamiento de datos, equipo de gestión de redes, equipo de telecomunicaciones y dispositivos de almacenamiento, en armarios de conexiones relativamente pequeños, además de salas de equipos y grandes centros de datos. Un armario de equipo puede ser una configuración abierta o puede estar alojado dentro de un cerramiento de armario, aunque el cerramiento puede incluirse cuando se refiere a un armario. Un armario convencional normalmente incluye raíles de montaje delanteros en los que múltiples unidades de equipo, tales como servidores y CPU, están montadas y apiladas verticalmente, por ejemplo, dentro del armario. Un armario convencional en cualquier momento dado puede estar escasamente o densamente poblado con una variedad de diferentes componentes (por ejemplo, servidores Blade) además de con componentes de diferentes fabricantes.

La mayoría del equipo de comunicaciones y de tecnología de la información montado en armario consume energía eléctrica y genera calor, que puede tener un efecto adverso sobre el rendimiento, fiabilidad y vida útil de los componentes del equipo. En particular, el equipo montado en armario alojado dentro de un cerramiento es particularmente vulnerable a la formación de calor y puntos calientes producidos dentro de los confines del cerramiento durante la operación. La cantidad de calor generado por un armario de equipo depende de la cantidad de energía eléctrica sacada por el equipo en el armario durante la operación. Por tanto, la cantidad de calor que puede generar un armario o cerramiento dado puede variar considerablemente de algunos décimos de vatios hasta aproximadamente 40.000 vatios, y este extremo superior continúa aumentando con la constante evolución de esta tecnología.

En algunas realizaciones, el equipo montado en armario se refrigera sacando aire a lo largo de un lado frontal o lado de entrada de aire de un armario, sacando aire a través de sus componentes y posteriormente expulsando el aire de un lado trasero o de ventilación del armario. Los requisitos del flujo de aire para proporcionar suficiente aire para la refrigeración pueden variar considerablemente como resultado de diferentes números y tipos de componentes montados en el armario y diferentes configuraciones de armarios y cerramientos. Las salas de equipos y centros de datos están normalmente equipados con un sistema de aire acondicionado o de refrigeración que suministra y circula aire frío a los armarios. Un sistema de refrigeración tal emplea un falso suelo para facilitar los sistemas de aire acondicionado y de circulación. Tales sistemas normalmente usan baldosas de suelo abiertas y rejillas de suelo o conductos para suministrar aire frío de un pasadizo de aire dispuesto por debajo del falso suelo de una sala de equipos. Las baldosas de suelo abierto y las rejillas de suelo o conductos están normalmente localizados enfrente de los armarios de equipo, y a lo largo de pasillos entre filas de armarios dispuestos lado a lado.

Un sistema de refrigeración se desvela en la solicitud de patente de EE.UU. en tramitación junto con la presente nº 10/993.329 titulada IT EQUIPMENT COOLING presentada el 19 de noviembre de 2004, que es propiedad del cesionario de la presente solicitud. En una realización, este sistema incluye uno o más módulos de condensación principales, una sección de distribución de refrigerante, una sección de módulo de intercambiador de calor y una sección de refrigerante de apoyo. La sección de distribución de refrigerante incluye un tanque de almacenamiento a granel, una bomba de evacuación/recuperación, un colector y mangueras. El (Los) módulo (s) de condensación envían líquido de refrigeración a la sección de módulos de intercambiador de calor por medio de la sección de distribución, en la que el líquido se evapora en gas por el aire caliente del equipo IT y el refrigerante vapor se devuelve al (a los) módulo (s) de condensación principal (es) . En el (los) módulo (s) de condensación principal (es) , una porción de refrigeración primaria refrigera el refrigerante vapor calentado de nuevo a un líquido para el suministro a la sección de módulos de intercambiadores de calor por la sección de distribución. En caso de fallo de uno de los módulos de condensación primaria, un módulo de condensación secundaria puede refrigerar y condensar el refrigerante vapor calentado si la potencia no ha fallado en el sistema. Si la potencia ha fallado en el sistema, la sección de refrigerante de apoyo, que puede incluir varios tanques de almacenamiento de hielo, puede continuar refrigerando, sin usar sistemas de compresión de vapor de alto consumo de potencia, el refrigerante calentado de la sección de módulos de intercambio de calor durante la duración de la vida de la batería o agotamiento del almacenamiento de hielo del sistema.

Se conoce del documento US 2003/0042004 proporcionar un sistema de refrigeración que comprende una unidad de condensación adaptada para refrigerar refrigerante de un estado sustancialmente vaporizado a un estado sustancialmente líquido. El sistema incluye adicionalmente una bomba principal en comunicación fluida con la unidad de condensación, adaptada al refrigerante de la bomba. La presente invención se caracteriza por una unidad de sub-refrigeración como se define por la porción caracterizadora de la reivindicación 1.

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Preferentemente, la unidad de sub-refrigeración comprende además una bomba de sub-refrigeración en comunicación fluida con el intercambiador de calor de sub-refrigeración y la unidad de condensación, adaptada para bombear el refrigerante desviado de nuevo a la unidad de condensación.

El intercambiador de calor de sub-refrigeración puede comprender una unidad de condensación co-axial en comunicación fluida con la unidad de condensación y la unidad de sub-refrigeración.

El sistema puede incluir adicionalmente un controlador para controlar la operación del sistema de refrigeración, en el que el controlador controla la porción de refrigerante desviada de la unidad de condensación a la bomba principal.

En una realización, la porción de refrigerante desviada a la unidad de sub-refrigeración es inferior al 5 % del refrigerante líquido que circula de la unidad de condensación a la bomba principal.

En una realización particular, la porción de refrigerante desviada a la unidad de sub-refrigeración es aproximadamente el 2 % del refrigerante líquido que circula de la unidad de condensación a la bomba principal.

Otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de refrigerar refrigerante según las características de la reivindicación 9.

El procedimiento puede comprender además bombear la porción de refrigerante de nuevo a la línea.

En una realización, la porción de refrigerante desviada a la unidad de sub-refrigeración es inferior al 5 % del refrigerante que circula a través de la línea.

En una realización particular, la porción de refrigerante desviada a la unidad de sub-refrigeración es aproximadamente el 2 % del refrigerante que circula a través de la línea.

La presente invención se entenderá más completamente después de una revisión de las siguientes figuras, descripción detallada y reivindicaciones.

Para un mejor entendimiento de la presente invención se hace referencia a las figuras que se incorporan en el presente documento por referencia y en las que:

La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema para refrigerar un cerramiento o armario que tiene una unidad de sub-refrigeración de una realización de la invención para refrigerar refrigerante que circula de una unidad de condensación a una bomba; y La Figura 2 es un diagrama de flujo de un procedimiento de una realización de la invención para sub-refrigerar refrigerante de un sistema de refrigeración.

Para los fines de ilustración solo, y no para limitar la generalidad, la presente invención se describirá ahora en detalle con... [Seguir leyendo]

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1. Un sistema de refrigeración (10) que comprende

una línea (28) que tiene refrigerante que circula en su interior, una unidad de condensación (24) , en comunicación fluida con dicha línea (28) , adaptada para refrigerar refrigerante de un estado sustancialmente vaporizado a un estado sustancialmente líquido, una bomba principal (12) , en comunicación fluida con dicha unidad de condensación (24) por dicha línea (28) , adaptada para bombear el refrigerante en un estado líquido, caracterizado por una unidad de sub-refrigeración (40) en comunicación fluida con dicha línea (28) entre dicha unidad de condensación (24) y dicha bomba principal (12) , dicha unidad de sub-refrigeración (40) que recibe una porción de refrigerante desviada de dicha línea (28) para refrigerar el refrigerante que circula en dicha línea (28) , en el que dicha unidad de sub-refrigeración (40) comprende un dispositivo de expansión de sub-refrigeración (48) en comunicación fluida con dicha línea (28) y un intercambiador de calor de sub-refrigeración (46) , en comunicación fluida con dicho dispositivo de expansión de sub-refrigeración (48) , adaptado para absorber calor del refrigerante que circula en dicha línea (28) .

2. El sistema de refrigeración (10) según la reivindicación 1, comprendiendo la unidad de sub-refrigeración (40) además una bomba de sub-refrigeración (54) , en comunicación fluida con dicho intercambiador de calor de subrefrigeración (46) y dicha unidad de condensación (24) , adaptada para bombear el refrigerante desviado de nuevo a dicha unidad de condensación (24) .

3. El sistema de refrigeración (10) según la reivindicación 1, en el que el intercambiador de calor de sub-refrigeración

(46) comprende una unidad de condensación co-axial en comunicación fluida con dicha unidad de condensación

(24) y dicha unidad de sub-refrigeración (40) .

4. El sistema de refrigeración (10) según la reivindicación 1, que comprende además un controlador (36) para controlar la operación de dicho sistema de refrigeración (10) .

5. El sistema de refrigeración (10) según la reivindicación 4, en el que el controlador (36) controla la porción de refrigerante desviada de dicha unidad de condensación (24) a dicha bomba principal (12) .

6. El sistema de refrigeración (10) según la reivindicación 1, en el que la porción de refrigerante desviada a dicha unidad de sub-refrigeración (40) es inferior al 5 % del refrigerante líquido que circula de dicha unidad de condensación (24) a dicha bomba principal (12) .

7. El sistema de refrigeración (10) según la reivindicación 1, en el que la porción de refrigerante desviada a dicha unidad de sub-refrigeración (40) es aproximadamente el 2 % del refrigerante líquido que circula de dicha unidad de condensación (24) a dicha bomba principal (12) .

8. El sistema de refrigeración (10) según la reivindicación 1, que comprende además

una válvula de expansión (14) , en comunicación fluida con dicha bomba principal (12) por una línea (16) , para reducir la presión del refrigerante, un evaporador (18) , en comunicación fluida con dicha válvula de expansión (14) por una línea (20) , para calentar el refrigerante, y en el que dicha unidad de condensación está en comunicación fluida con dicho evaporador por una línea (26) .

9. Un procedimiento de refrigeración de refrigerante dentro de una línea (28) , comprendiendo el procedimiento

refrigerar refrigerante de un estado sustancialmente vaporizado a un estado sustancialmente líquido por una unidad de condensación, suministrar refrigerante en un estado sustancialmente líquido de un condensador (24) a una bomba principal (12) por una línea (28) , y bombear el refrigerante en un estado líquido por dicha bomba principal, caracterizado por la etapa de desviar una porción de refrigerante que circula a través de dicha línea (28) de dicho condensador (24) a dicha bomba principal (12) a una unidad de sub-refrigeración (40) , reducir la presión del refrigerante desviada a dicha unidad de sub-refrigeración (40) por un dispositivo de expansión de sub-refrigeración (48) de dicha unidad de sub-refrigeración (40) , y absorber calor del refrigerante que circula a través de dicha línea (28) con la porción de refrigerante desviada a dicha unidad de sub-refrigeración (40) con un intercambiador de calor de sub-refrigeración (46) de dicha unidad de sub-refrigeración (40) en comunicación fluida con dicha línea (28) .

10. El procedimiento según la reivindicación 9, que comprende además bombear la porción de refrigerante de nuevo a dicha línea (28) .

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11. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que la porción de refrigerante desviada a la unidad de subrefrigeración (40) es inferior al 5 % del refrigerante que circula a través de dicha línea (28) .

12. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que la porción de refrigerante desviada a la unidad de subrefrigeración (40) es aproximadamente el 2 % del refrigerante que circula a través de dicha línea (28) .