Soluciones comunes de enfriamiento en IDC: Capítulo 1. Sistema de aire acondicionado evaporativo directo enfriado por aire

Es un acondicionador de aire interior para controlar la temperatura y la humedad en IDC (Centro de datos de Internet), y el acondicionador de aire interior tiene las características de alta eficiencia, alta relación de calor sensible, alta confiabilidad y flexibilidad, que puede cumplir con los requisitos de aumento de la disipación de calor del servidor , control constante de humedad, filtración de aire y otros aspectos en IDC.

Con los estrictos requisitos de PUE (Eficacia del uso de energía) en diferentes regiones y la amplia aplicación de servidores de alta densidad, hay cada vez más soluciones de refrigeración nuevas, cada vez más desarrolladas y utilizadas en IDC. Presentaré las soluciones de refrigeración tradicionales y nuevas. en IDC en los próximos 7 capítulos. Comencemos con el Capítulo 1: Sistema de aire acondicionado evaporativo directo enfriado por aire.

1.     Composición del sistema de aire acondicionado evaporativo directo refrigerado por aire

El sistema de aire acondicionado evaporativo directo enfriado por aire se compone principalmente de un marco, un compresor, un evaporador, un condensador, una válvula electrónica, un ventilador interior, un ventilador exterior, un sistema de control de la unidad, un sensor de temperatura y humedad, etc.

El condensador es un intercambiador de calor de aletas exterior y el evaporador es un intercambiador de calor de aletas interior. Después de que el gas refrigerante a alta temperatura descargado del compresor se condense en líquido en el condensador, la válvula de expansión lo estrangula y despresuriza para convertirse en una mezcla gas-líquido a baja temperatura, y luego fluye hacia el evaporador absorbiendo calor y evaporando, y regresa a la compresor para completar un ciclo de refrigeración. Al mismo tiempo, el aire de la habitación se enfría al pasar por el evaporador y el aire frío se envía a la habitación mediante un ventilador interior.

2.     Diagrama del esquema del sistema de refrigeración por compresión de vapor

El vapor refrigerante de baja presión y baja temperatura que fluye desde el evaporador es succionado por el compresor y comprimido en vapor de alta presión y alta temperatura y descargado por el compresor. Por lo tanto, el vapor refrigerante se divide en una región de alta presión y una región de baja presión.

La región de alta presión es desde el puerto de descarga del compresor hasta la entrada de la válvula de expansión, en la que la presión se conoce como alta presión o presión de condensación, y la temperatura se conoce como temperatura de condensación.

Mientras que la región de baja presión es desde la salida de la válvula de expansión hasta el puerto de succión del compresor, en la que la presión se conoce como baja presión o presión de evaporación, y la temperatura se conoce como temperatura de evaporación.

Es la diferencia de presión entre la región de alta presión y la región de baja presión causada por el compresor que hace que el refrigerante fluya continuamente en el sistema. Una vez que desaparece la diferencia de presión, que es uno de los balances de alta y baja presión, el refrigerante deja de fluir. Es totalmente debido a que el compresor comprime el vapor que genera y valora la diferencia de presión alta y baja, y la operación continua del compresor se realiza consumiendo energía eléctrica o mecánica.

Hay 4 procesos para el sistema de refrigeración por compresión de vapor, que se muestran en la imagen a continuación:

2.1 Proceso de evaporación

Después de que el líquido refrigerante fluya hacia el evaporador a través de la válvula de expansión, comienza a hervir y vaporizarse debido a la disminución de la presión. Entonces, la temperatura de vaporización/evaporación está relacionada con la presión.

En el proceso de vaporización, el líquido refrigerante absorbe el calor del medio que lo rodea, incluyendo agua, aire o artículos, y la temperatura de estos medios disminuye y logra el propósito de refrigeración.

La vaporización del líquido refrigerante es un proceso gradual y, finalmente, todo el líquido refrigerante se convierte en vapor saturado seco y luego fluye hacia el puerto de succión del compresor.

2.2  Proceso de compresión

Para mantener una cierta temperatura de evaporación, el vapor refrigerante debe salir continuamente del evaporador. El vapor refrigerante del evaporador se aspira en el compresor y se comprime en gas a alta presión. Además, el compresor consume una cierta cantidad de energía mecánica durante el proceso de compresión y la energía mecánica se convierte en energía térmica en este proceso. Por lo tanto, la temperatura del vapor refrigerante aumenta y el vapor refrigerante se sobrecalienta.

2.3  Proceso de condensación

El vapor de refrigerante a alta presión descargado del compresor liberará calor en el condensador y transferirá el calor al medio circundante: agua o aire, de modo que el vapor de refrigerante se condense gradualmente en líquido.

En el condensador, hay dos condiciones básicas para que el vapor refrigerante libere calor al medio: primero, la temperatura de condensación del vapor refrigerante debe ser más alta que la temperatura del medio circundante y debe permanecer una diferencia de temperatura adecuada; En segundo lugar, de acuerdo con la cantidad de vapor refrigerante enviado al condensador por el compresor, el condensador debe tener la longitud y el área de tubería adecuadas para garantizar que el vapor refrigerante pueda condensarse completamente en el condensador.

2.4  Proceso de expansión

El líquido refrigerante del condensador se descomprime a la presión de evaporación mediante una válvula de expansión, por ejemplo. La temperatura del refrigerante después de la estrangulación también se reduce a la temperatura de evaporación. Y la mezcla gas-líquido entra en el evaporador para el proceso de evaporación.

3.     Aplicaciones

(1)   En comparación con el sistema de aire acondicionado central de agua helada, el sistema de aire acondicionado evaporativo directo enfriado por aire tiene una estructura más simple y elimina la torre de enfriamiento, la bomba de agua, las tuberías de soporte, etc.

(2)   Es aplicable a las áreas donde hay escasez de agua y sin sistema de agua de refrigeración.

(3)   Para IDC con una escala similar, el costo operativo del sistema de aire acondicionado evaporativo directo enfriado por aire es alto.

(4)   En China, la mayoría de los grandes IDC adoptan la combinación de sistema de agua refrigerada, enfriador, intercambiador de calor, bomba refrigerada, bomba de refrigeración, torre refrigerada, etc. en los últimos años.

(5)   En EE. UU., cada vez más IDC utilizan enfriadores secos y soluciones de enfriamiento por inmersión en reemplazo de los sistemas de enfriamiento tradicionales.