Embed Size (px)
Citation preview
FACULDADE ASSIS GURGACZ – FAGBRUNO DELLA COSTA
EDUARDO PERCI COLDEBELLAJEAN GILBERTO NEVES
JOELSON RICHETTIRODRIGO LUIZ BAGGIO
PROJETO DE CLIMATIZAÇÃO DE DATA CENTER
CASCAVEL – PR2015
BRUNO DELLA COSTAEDUARDO PERCI COLDEBELLA
JEAN GILBERTO NEVESJOELSON RICHETTI
RODRIGO LUIZ BAGGIO
PROJETO DE CLIMATIZAÇÃO DE DATA CENTER
Trabalho apresentado requisito parcial de avaliação do 2º bimestre à disciplina de Refrigeração e Ar Condicionado, do curso de Engenharia Mecânica, da faculdade Assis Gurgacz. Sob orientação do professor Rogério Luiz Ludgero
CASCAVEL – PR2015
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
DC – Data Center
TIA – Telecommunications Industry Association
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.........................................................................................................42 OBJETIVO................................................................................................................53 CONDIÇÕES DE CÁLCULOS.................................................................................73.1 CARGAS TÉRMICAS................................................................................73.1.1 Condições Externas:......................................................................................................................7
3.1.2 Condições Internas........................................................................................................................7
3.1.3 Carga dos Equipamentos...............................................................................................................8
3.1.4 Carga pelas Paredes......................................................................................................................8
3.1.5 Carga de Infiltração pela Porta......................................................................................................9
3.1.6 Carga pelas Pessoas.....................................................................................................................10
3.1.7 Carga peças Iluminação...............................................................................................................10
3.1.8 Carga pelo Teto...........................................................................................................................10
3.1.9 Valores de referência..................................................................................................................11
3.2 CARGA TÉRMICA TOTAL.......................................................................113.4 VAZÃO DE AR.......................................................................................123.5 RESUMO DOS CONDICIONADORES DE AR............................................124 FABRICANTES E MODELOS ESPECIFICADOS.................................................124.1 EQUIPAMENTOS E MATERIAIS..............................................................124.1.1 Unidades Compactas - com Condensadores Remotos................................................................12
4.1.1.1 Seção Evaporadora:..................................................................................................................12
4.1.1.2 Seção Condensadora:...............................................................................................................13
5 DESENHOS TÉCNICOS........................................................................................146 CONCLUSÃO.........................................................................................................15REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................16
4
1 INTRODUÇÃO
O Projeto tem como premissa principal, o desenvolvimento de um Sistema
de Climatização, dinâmico, confiável e versátil o suficiente para a necessária
climatização das áreas solicitadas, partindo dos princípios abaixo descritos:
Confiabilidade;
Garantias mínimas de Segregação;
Flexibilidade;
Manutenção simplificada, individualizada e sem interferência na área
climatizada;
Baixo nível de ruído nos ambientes;
Economia operativa;
O memorial tem por objetivo o estabelecimento das condições técnicas que
deverão ser consideradas para a instalação do sistema de ar condicionado
destinado à climatização de Data Center em uma planta produtiva na cidade de
Toledo -PR.
O presente Memorial descreve e especificam as características
operacionais, equipamentos, materiais e serviços para a instalação do Sistema de
Condicionamento de Ar Central, que atenderá ao novo “Data Center” da empresa
contratante Astorga e & Cia Ltda, CNPJ 66.777.888/0001-11, Rua Arnaldo Suzuki,
N. 985, CentroIndustrialNorte, CEP 85903-630 Toledo-PR.
É de responsabilidade do contratante o repasse de informações que serão
consideradas para os cálculos e especificação dos equipamentos, como:
Tamanho da sala disponível, localização e orientação nos pontos cardeais
onde deverá ser o DC;
Quantidade e descrição completa dos equipamentos entrarão em operação
no interior do DC;
Caso o DC faça divisa com alguma outra infraestrutura produtiva, deve ser
passadas as condições climáticas da mesma, salvo quando as divisas forem
à exposição direta ao ambiente.
Nível da instalação considerando os aspectos relativos ao sistema de
climatização conforme a Norma TIA 942 - TelecommunicationsInfrastructure
Standard for Data Centers.
5
Para execução da obra deverá ser considerado no fornecimento dos
equipamentos, a filosofia do projeto adotada, todos os componentes e serviços
agregados, mesmo que não especificamente mencionados ou indicados, de maneira
que o sistema opere de forma plenamente satisfatória.
Este memorial com seus anexos faz parte integrante do projeto e contêm
todas as informações e especificações dos equipamentos necessários para a sua
execução.
Além da parte descritiva definida acima, faz(em) parte integrante do projeto
em questão o(s) memoriais e desenhos.
Nota: Este memorial não contempla:
O projeto dos dutos de ar (lista de materiais, cálculos, descritivo de
execução).
O projeto e detalhamento da rede de distribuição e interligação do fluido
refrigerante dos sistemas de Split.
O projeto de controle de automação dos equipamentos.
2 OBJETIVO
Projeto do sistema de climatização beneficiará as salas que compõe o
ambiente denominado de Data Center instalado na planta Operacional da
empresaAstorga.
Este documento estabelece as condições mínimas para instalação,
contemplando o fornecimento de equipamentos e projeto de execução.
O tratamento de ar do novo DC dar-se-á por unidades compactas com
condensadores remotos tipo “split system”, adequados ao beneficiamento do
ambiente com controle de temperatura e umidade, instalado à casa de máquinas
localizada no pavimento onde será instalada a unidade.
O sistema de climatização da instalação conforme a Norma TIA 942 de nível
01 inclui uma ou várias unidades de ar condicionado com a capacidade de
refrigeração para manter a temperatura combinada espaço crítica e umidade relativa
em condições de projeto sem unidades redundantes. O sistema ou sistemas de
tubulação são caminho único, em que uma falha ou manutenção de uma seção da
tubulação irá causar a interrupção parcial ou total do sistema de ar condicionado. Se
6
um gerador é fornecido, todos os equipamentos de ar condicionado devem ser
alimentados pelo sistema gerador de espera.
A distribuição de ar condicionado será feita por rede de dutos e difusores de
piso com insuflamento e retorno do ar. Os dutos de insuflamento condicionarão a
passagem do ar no piso elevado, abaixo do piso acabado. Os pontos de saída de ar
dentro da sala serão feitos por difusores indicados no desenho técnico do sistema. O
retorno do ar da sala será sobre o forro com captação por grelhas.
Os Racks que armazenam os equipamentosserão dispostos em um padrão
alternado, com frentes de racksde frente uns aos outros em uma fila, para criar
corredores “Quentes” e corredores “Frios”.Corredores "Frios" estão na frente de
racks e gabinetes. Corredores "Quentes" estão por trás de racks e gabinetes.
Todas as janelas que eventualmente existirem deverão ser fechadas e as
portas equipadas com fechamento automático por mola.
Salas de impressão devem ser quartos isolados com sistema de ar
condicionado separados, de modo a não introduzir contaminantes tais como poeira
de papel e toner em o restante do centro de dados.
As condensadoras serão instaladas ao ar livre em base de alvenaria/ou
suporte de sustentação a ser construída na área externa devidamente ventilada,
devendo ser consideradas as especificações de distancia nas laterais e área livre
para a descarga do ar do ventilador, conforme manual do produto disponibilizado
pelo fabricante do equipamento.
Deverão ser consideradas as temperaturas de Set-point aqui estabelecidas
para o controle de temperatura.
As trocas de ar necessárias dentro da sala serão realizadas pela abertura de
porta diária, não havendo no sistema de climatização uma tomada de ar externa
específica para a renovação de ar.
Nota: Para funcionamento ininterrupto do sistema de condicionamento de ar,
previu-se um condicionador reserva para caso de pane ou manutenção.
Após a entrega dos documentos referentes a este memorial, deverão ser
compilados com os projetos civis, elétricos, e o de iluminação para se reduzir ao
mínimo a quantidade de interferência entre esses projetos. A contratada não se
responsabiliza por quaisquer problemas de interferência física entre os projetos das
demais áreas, na execução do DC, após o projeto entregue e aprovado pelo cliente.
7
3 CONDIÇÕES DE CÁLCULOS
Como base para os cálculos foi empregado a Tabela A.7 da ABNT, para a
Região Sul, onde empregou-se os dados para elaboração dos cálculos dos sistemas
de tratamento de ar respeitam os critérios abaixo estabelecidos conforme NBR
16.401 para a região de Foz do Iguaçu:
3.1 CARGAS TÉRMICAS
3.1.1 Condições Externas:
Altitude: 243 m
Latitude: - 25 º 52’
Longitude: -54 º 58 ' W
Condicionamento para Verão:
Temp. de Bulbo Seco (TBS): 35,1ºC
Temp. de Bulbo Seco máximo (TBS Max.): 37,2ºC
Temp. de Bulbo Úmido (TBU): 26,1ºC
Condicionamento para Inverno:
Condições Externas:
Temp. de Bulbo Seco (TBS): 4,8ºC
Temp. de Bulbo Seco mínimo (TBS min.): -1,4ºC
3.1.2 Condições Internas
Temp. de Bulbo Seco (TBS): 22ºC +/- 1ºC
Umidade relativa: a aplicação de serpentinas de resfriamento visa também a
obtenção de 50 +/- 5% UR, para todos os.
3.1.3 Carga dos Equipamentos
8
Foi considerado que 100% da potência do equipamento é convertida em
calor. Cada rack possui uma potência de 13 KW, conforme informado pelo cliente.
Considerando que a quantidade de equipamentos seja dez racks.
Cargatérmica=Potência×n° equipamentos
Carga térmica=13KW ×10
Carga térmica=130KW ou111.800 kcalh
3.1.4 Carga pelas Paredes
Considerando que apenas uma parede esta recebendo radiação solar, e as
outras três paredes fazem divisa com áreas produtivas com temperatura de 22 ᵒC,
conforme informado pelo cliente. As paredes 1, 2 e 3 estão expostas as mesmas
condições climáticas, parede 1 e 2 possuem a mesma área.
Q= S .Ki (Te –Ti )ei
Q1,2,3=(18,048+2 .20,30) .1,74(22−20)
0,25
Q=816 kcalh
Parede 4 sofre incidência solar e troca de calor com o ambiente externo
onde a temperatura máxima registrada foi de 37,2 ᵒC.
Q4=(18,04 ) .1,74 (37,2−20 )
0,25
Q=2159,60 kcalh
9
QSolar=A .U [ (Te−Ti )+∆T ]Onde:
QSolar = calor por radiação solar;
A = área;
U = coeficiente global de transferência de calor por radiação;
Te = temperatura externa;
Ti = temperatura interna;
∆T = Coeficiente relacionado com o ambiente.
QSolar=18,04m ² .1,64 kcal /hm ²ᵒC [ (37,2−20 )+9,4 ]QSolar=786,97 Kcal /h
3.1.5 Carga de Infiltração pela Porta
Considerando que não há nenhuma janela, apenas uma porta. A porta será
aberta uma vez por dia durante 5 minutos, considerando porta vai e vem e ambiente
semelhante a escritório privado, teremos uma constante de 4 m³/h.
Renovaçã o=4 . 560
Renovaçã o=0,33 m3
h
Infiltração por fresta considerando uma porta bem ajustada (constante 6,5
m³/h por metro de fresta) e perímetro de 6,26 metros.
Q=6,26 .6,5(0,9166)
Q=37,2955 m3
h
3.1.6 Carga pelas Pessoas
10
Na taxa de Ocupação consideramos 02 manutentores, onde o calor sensível
individual é de 185 Wats e calor latente 285 Wats.
Qsensivel=2 .185
Qsensivel=370Wats
Qlatente=2.285
Qlatente=570Wats
Qtotal=Qlatente+Qsensivel
Qtotal=940Wats
3.1.7 Carga peças Iluminação
Serão utilizadas 06 lapadas com potência de 100 Wats.
Q=6 .100Wats
Q=600Wats ou516 Kcalh
3.1.8 Carga pelo Teto
Para o teto da sala foi medido o valor médio da temperatura, foi encontrado
um valor de 32ᵒC.
Q=S .Ki (Te –Ti )
ei
Q=25,92 .0,028 (32 –20 )
0,2
Q=43,50Kcal/h
11
3.1.9 Valores de referência
Vazão de Ar Exterior em m³/h por pessoa;
Área Total de Superfícies Internas em m²;
Ganho de Calor Sensível Pessoas, W/pessoa e equipamentos;
Ganho de Calor Latente Pessoas, W/pessoa;
Energia Dissipada pelas Luminárias, W/m² x 20;
Potência dos Equipamentos no Ambiente, W;
Calor Latente Ambiente, W;
Calor Total Ambiente, W;
Fator de Calor Sensível Ambiente, %;
Calor Latente Total, W;
Calor Total, W;
Fator de Calor Sensível Total, %;
Potência Total Requerida, TR;
Potência Total Requerida, BU/h;
Potência Media Requerida, W;
Taxa de Calor, W/m²;
Área por TR, m²/TR;
3.2 CARGA TÉRMICA TOTAL
Carga térmica equipamento: 111.800 Kcal/h;Carga térmica das paredes: 3019,50 Kcal/h;Carga térmica manutentores: 808,40 Kcal/h;Carga térmica teto: 43,5 Kcal/h;Carga térmica piso: 360,80 Kcal/h;Carga térmica lâmpadas: 516 Kcal/h;Carga térmica total: 116.548,20 Kcal/h ou 466.192,80 BTU ou 38,84 TR.
3.4 VAZÃO DE AR
12
Q=CargaTérmicaTotal0,29.(Te−Ti)
Q=116.548,20Kcal /h0,29.(37,2−20)
Q=23.365,71m ³ /h
3.5 RESUMO DOS CONDICIONADORES DE AR
Será utilizada um equipamento de climatização da marca TRANE, será
instalado um modulo serpentina e ventilador TRANDE DX 400 com capacidade de
40 TR, duas unidades condensadoras do modelo TRAE 200 com capacidade
individual de 20 TR.
4 FABRICANTES E MODELOS ESPECIFICADOS
Os fabricantes e modelos citados nas especificações serviram de base para
o desenvolvimento do projeto, sendo considerados como padrão mínimo de
qualidade e definindo a integral viabilização técnica domesmo.
4.1 EQUIPAMENTOS E MATERIAIS
4.1.1 Unidades Compactas - com Condensadores Remotos
As Unidades Condicionadoras tipo “Split System”, com condensação a ar,
deverão ser selecionadas de maneira a permitir sua instalação e manutenção no
espaço disponível, sendo basicamente compostas por:
4.1.1.1 Seção Evaporadora:
Gabinete: composto por painéis de chapa de aço galvanizado, isolados
térmica e acusticamente com material incombustível, ou auto-estinguível
(poliuretano expandido de 1”), e pintados com uma demão de base neutralizante e
duas demãos de esmalte ou tinta equivalente para o acabamento.
13
Evaporador: (es) de expansão direta, em tubos de cobre de 1/2"ou 3/8" com
aletas de alumínio, no mínimo de 10 por polegada linear, com o fluxo de refrigerante
controlado por válvula de expansão termostática com equalização externa,
dimensionado para assegurar superaquecimento no ciclo frigorígeno.
Ventilador (es) centrífugo(s) de dupla aspiração, do tipo “sirocco” com pás
para frente, com rotores balanceados estática e dinamicamente, operando sobre
mancais auto-alinhantes, auto-lubrificantes e blindados, construídos em chapa de
aço galvanizada.
Deverá ser acionado por motor elétrico de corrente alternada, trifásico,
carcaça IP-54, classe de isolamento B, acoplado através polias e correias em "V",
com polia do motor regulável.
A unidade evaporadora deverá ser equipada com duas baterias de
resistências para reaquecimento de 15,0 Kw.
4.1.1.2 Seção Condensadora:
Gabinete composto por painéis de chapa de aço galvanizado e fosfatizado e,
revestidos por processo de pintura a pó poliéster, com posterior secagem em estufa.
Deverão ser próprios para instalação ao tempo, sujeitos a intempéries.
Condensador (es) à ar, tipo Serpentina Aletada incorporado,
dimensionado(s) para obter um subresfriamento para operação segura.
Compressor (es) do tipo Scroll, com baixos níveis de vibração e ruído, para
trabalhar com refrigerante R-407C, totalmente protegido(s) contra condições
anormais de operação por meio termostato interno ao enrolamento do motor elétrico
e equipados com válvulas de serviço na sucção e na descarga.
Circuito(s) Frigorífico(s) definido(s) por tubulação de cobre para interligação
dos conjuntos formados por “compressor - condensador - válvula de expansão -
evaporador”, devendo ser isolado(s) na sucção com material anti-chamas.
Deverão ser dotados de visor de líquido com indicador de umidade, filtro
secador para o refrigerante na linha de líquido, pressostatos de alta e baixa pressão.
5 DESENHOS TÉCNICOS
14
6 CONCLUSÃO
15
Considerando todas normas e com base nos cálculos efetuados
anteriormente para descobrir o valor da carga térmica do ambiente, foi determinado
o conjunto que melhor atendeu as necessidades do ambiente.
Confrontando os valores obtidos e as tabelas de equipamentos TRANE,
devido à necessidade de suprir as cargas térmicas de 38,84 TR e a vazão de
23.365,71m³ /h, foram selecionados os equipamentos e será instalado um modulo
serpentina e ventilador TRANDE DX 400 com capacidade de 40 TR, duas unidades
condensadoras do modelo TRAE 200 com capacidade individual de 20 TR.
16
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NBR 10080 – Instalações de Ar Condicionado para Sala de Computadores – Procedimento;
NBR 16401 – Instalações de Ar Condicionado - Sistemas Centrais e Unitários – Partes 1, 2 e 3;
NBR 6401 - Instalações centrais de ar-condicionado para conforto - Parâmetros básicos de projeto
TIA 942Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centershttp://www.trane.com/content/dam/Trane/Commercial/lar/br/produtos-sistemas/equipamentos/Unitarios/Sistemas_Divididos/Solution_Plus-DXPA/SS-PRC002D-PB%20small.pdf
