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Chillers de baja emisión de ruido para Centros de Datos: Paz y tranquilidad para sus necesidades de refrigeración

Para centros de datos cerca de zonas residenciales, el cumplimiento de las regulaciones de ruido son extremadamente importantes. Los sistemas de aire acondicionado pueden ser problemáticos en este sentido. Los chillers con capacidad de refrigeración de 500kW en particular, a menudo generan mucho ruido durante durante su funcionamiento. Aquí, las soluciones de baja emisión de ruido de STULZ garantizan la reducción de ruido necesaria.


Mientras los centros de datos están en su mayoría situados en las denominadas zonas verdes fuera de los centros urbanos, las emisiones de ruido no son un problema importante. Sin embargo, en estos días incluso los grandes centros de datos se están construyendo cada vez más cerca de los zonas pobladas, por lo que los operadores de centros de datos ya no pueden evitar abordar el tema de la optimización del ruido. Este es especialmente el caso en Alemania, donde se deben cumplir estrictas regulaciones de ruido, especialmente en las horas de la tarde y noche. Empresas industriales y de servicios - por no hablar de los operadores de salas de conciertos e instalaciones deportivas - nos podían decir un par de cosas acerca de los conflictos con los residentes locales quienes dicen que son perturbados por el ruido. Para un centro de datos que opera en un horario continuo 24/7 durante todo el año, hay un motivo real de preocupación.


Evitando umbrales críticos desde el principio

Para evitar conflictos potenciales mucho antes de que los problemas lleguen, los operadores de centros de datos deben utilizar de manera regular soluciones con emisiones de ruido que no se acerquen a los umbrales críticos. Por supuesto, esto también aplica para los sistemas de refrigeración con compresores, bombas y ventiladores que pueden producir ruido de manera considerable. En este caso, se recomienda sólo la instalación de sistemas y componentes que son tan silenciosos que su funcionamiento no genera ningún problema, incluso durante la noche. Sin embargo, lo que suena bien en teoría no siempre es fácil de conseguir en la práctica. Un clásico dilema se plantea con los chillers que superan aproximadamente los 500 kW de capacidad de refrigeración y están situados en o al lado de un centro de datos. Se podrían alcanzar las emisiones de ruido más bajas utilizando compresores encapsulados a prueba de ruido y ventiladores de mayor tamaño los cuales producen el flujo de aire necesario con velocidades relativamente bajas y también puede mantener el ruido al mínimo. Sin embargo, es evidente que no es fácil conjuntar compresores encapsulados a prueba de ruido y ventiladores de gran tamaño en los tamaños estandarizados de los chillers. De ahí que las restricciones a la longitud y la anchura impuestas por los chillers derivan en que generalmente se instalen ventiladores de menor tamaño. Estos proporcionan la capacidad necesaria, pero sólo a costa de operar a altas velocidades, lo que aumenta las emisiones de ruido y los costos de energía.

El aumento de las cargas de calor que va de la mano con el aumento de la densidad de calor en los centros de datos actuales, han hecho que el problema sea aún peor: con el fin de abatir esta cargas térmicas de manera silenciosa y eficiente, se tendrían que instalar más chillers en numerosos sitios de centros de datos. A veces, sin embargo, no hay espacio suficiente para esto, por lo que los sistemas existentes de agua helada (CW) terminan operando con mayor carga que la que solían tener. Los resultados son mayores costos de electricidad y emisiones de ruido.

Para proporcionarle a los operadores de centros de datos una forma de salir de este dilema y permitir que los chillers puedan ser utilizados en zonas residenciales, un buen número de fabricantes están equipando sus ventiladores con difusores de reducción de ruido. El especialista alemán de aire acondicionado de precisón STULZ, por el contrario, está tomando una ruta alternativa y fabrica sus chillers CyberCool 2 con miras de reducir los niveles de ruido desde el principio. Incluso desde la fase de desarrollo, la investigación se ha enfocado en los compresores, ventiladores y bombas, con el objetivo de examinar las emisiones de ruido durante su operación. Con base en los resultados de estas pruebas, se han tomado medidas sistemáticas para reducir al mínimo la cantidad de ruido generado.


Compresores encapsulados a prueba de ruido, ventiladores de mayor tamaño

El primer enfoque para hacer frente a la reducción del ruido involucró a los compresores. En algunos chillers, estos se encuentran tan expuestos que su ruido al operar se esparce en el medio ambiente en gran medida sin filtrar. Los compartimentos del área de compresores, regularmente no son a prueba de ruido y dependiendo de su diseño, pueden incluso aumentar el nivel del mismo. En STULZ, los compresores están alojados en una cámara especial encapsulada, a prueba de ruidos. Al igual que las paredes de un estudio de grabación, sus paredes interiores están completamente cubiertas de material de aislamiento acústico, por lo que sólo sale el menor ruido posible hacia el exterior. Este primer paso en sí, ha reducido en gran medida las emisiones de ruido.

Mientras que el desarrollo de una cámara encapsulada para compresores a prueba de ruido era una solución que disfrutó el beneficio de la experiencia de otras industrias, el reto de optimizar los niveles de ruido de los ventiladores era mucho más complejo. En este caso, teníamos que crear una diseño compacto que permitiera que los valores de ruido y eficiencia pudieran ser optimizados siempre y cuándo este se adaptara a las dimensiones de la superficie estándar de los chillers. STULZ resolvió esta tarea difícil gracias a la instalación de ventiladores con una superficie de mayor tamaño. Estos hacen el mejor uso posible del espacio disponible y están alineados uno junto al otro tan estrechamente que apenas se puede deslizar una hoja de papel entre ellos. Y finalmente, con un diámetro de 910 milímetros, son tan grandes que pueden mover los volúmenes de aire de extracción necesarios a una velocidad moderada, por lo que operan de manera silenciosa y eficiente. Para que los puntos fuertes de este nuevo sistema de ventilación pudieran ser explotados al máximo, tuvo que ser rediseñado todo el sistema de conducción de aire, desde la entrada a través de los intercambiadores de calor hasta los ventiladores. 

Los ventiladores con el diámetro de mayor tamaño del CyberCool 2 – con difusores de montaje superior – explotan la superficie disponible al máximo 

Serpentín de Free Cooling con una gran superficie como otro factor vital

El concepto de optimización de ruido de STULZ no se limita sólo a las cámaras de compresores insonorizadas y ventiladores con superficie de gran tamaño. Los serpentines de Free Cooling con una gran superficie, las cuales han sido técnicamente optimizados basados en sofisticados análisis CFD, también son importantes cuando se trata de reducir las emisiones de ruido. Aquí, el objetivo de STULZ era asegurarse de que la superficie del serpentín fuera explotada al máximo, dado que el Free Cooling sólo alcanza su máxima eficacia si se cumple este requisito previo. Si se logra este objetivo, hay ausencia de turbulencias de aire y por lo tanto se reduce el ruido. La respuesta a este problema fueron los deflectores de aire especiales, los cuales aseguran un caudal óptimo del aire sobre los elementos internos del serpentín. Los serpentines de Free Cooling que han sido optimizados para el caudal de esta manera, permiten que el sistema pueda cambiar tan pronto como sea posible al modo mixto - combinación del modo compresor y modo Free Cooling - o incluso al modo de Free Cooling puro si la temperatura exterior lo permite. Esto reduce el tiempo total de operación de los compresores y por lo tanto disminuye notablemente la emisión de ruidos producidos durante su funcionamiento. Por otra parte, la conducción de aire optimizada reduce la velocidad del ventilador, por lo que también contribuye a disminuir el ruido de operación y los costes de energía. De paso, el sistema CW también se beneficia de las grandes superficies del serpentín en modo DX, ya que aseguran bajas temperaturas de condensación y una menor velocidad del caudal de aire.


Conclusión

Con enfriadoras como el STULZ CyberCool 2, los operadores de centros de datos ahora tienen a la mano soluciones para la reducción efectiva de las emisiones de ruido del sistema de aire acondicionado - logrando la mejora de la eficiencia energética como un efecto secundario positivo. Un requisito previo para la función óptima de esta y soluciones similares es, que todo el sistema de refrigeración se consideró y analizó como una sola unidad y los diversos pasos hacia la optimización fueron tomados progresivamente. Si lo anterior se cumple, la solución puede ser de interés en otras áreas, no sólo en los centros de datos. El concepto de STULZ se ha extendido más allá del sector de los centros de datos para llamar la atención de diferentes campos de la industria y por lo tanto, ha adquirido el carácter de una verdadera innovación entre ellos.

 

 

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