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Modos Econômicos dos Sistemas 
de Refrigeração de Data Centers 
Revisão 0 
Por John Niemann 
 John Bean 
 Victor Avelar 
Introdução 2
Finalidade e função dos modos 
econômicos 
2
Tipos de modo econômico 4
Comparação dos diferentes 
modos econômicos 
10
Fatores que afetam a operação 
de modo econômico 
18
Eliminação ou redução dos 
modos econômicos em sistemas 
de refrigeração 
19
Conclusão 20
Recursos 21
clique em uma seção para ter acesso a ela 
Conteúdo 
White Paper 132 
Em determinados climas, alguns sistemas de 
refrigeração podem economizar mais de 70% dos 
gastos anuais de energia ao operar no modo 
econômico, o que corresponde a uma redução de mais 
de 15% na PUE por ano. No entanto, há pelo menos 
17 tipos diferentes de modos econômicos com 
definições imprecisas, o que dificulta a comparação, 
escolha ou especificação entre eles. Este documento 
fornece a terminologia e as definições de vários tipos 
de modos econômicos e faz a comparação de seu 
desempenho em relação aos principais atributos 
do data center. 
Sumário Executivo > 
 by Schneider Electric White Papers são parte da livraria de White papers 
Schneider Electric, produzidos pelo centro científico de data centers Schneider Electric 
DCSC@Schneider-Electric.com 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 2 
 
 
 
Os crescentes custos com energia e exigências para manter a consciência ecológica estão 
levando a uma maior necessidade de economizar energia. O potencial de economia de 
energia do modo econômico em determinados climas torna-o interessante para uso em 
ambientes de TI. Funcionar em modo econômico economiza energia ao utilizar o ar 
externo durante os meses mais frios do ano, o que permite desligar ou reduzir 
a capacidade dos componentes de refrigeração com base em elemento refrigerante, 
como resfriadores e compressores. Até pouco tempo, operar no modo econômico era 
considerado uma opção ou um modo secundário de operação, mas agora está se tornando 
uma exigência para atender às metas de eficiência definidas pelos operadores do data 
center e/ou padrões como o Padrão ANSI/ASHRAE 90.1-2010, Padrão de Energia para 
edifícios, exceto edifícios residenciais com poucos andares. Os operadores de data center 
estão descobrindo que, em alguns climas, os sistemas de refrigeração podem operar 
principalmente em modo econômico, o que permite que os modos baseados em elementos 
refrigerantes (por exemplo, refrigeração mecânica) exerçam a função de modo secundário 
ou modo de backup de operação. 
 
Embora o conceito de modo econômico seja reconhecido em todo o setor de data centers, 
há pouca padronização da terminologia e suas definições, o que gera confusão. Uma 
importante origem de confusões está no uso do termo "econômico" para descrever um 
componente dentro de um sistema de refrigeração ou um subconjunto de um sistema de 
refrigeração. O termo "econômico" NÃO se refere a um objeto, e sim a um modo de 
operação. 
 
No nível mais alto, um sistema de refrigeração pode usar ar, água ou elemento refrigerante 
para transportar energia de calor de dentro do data center para o ambiente externo. Os 
termos "modo econômico do ar" e "modo econômico da água" são geralmente usados para 
descrever os sistemas de refrigeração com um modo econômico integrado. Com a falta de 
outras definições padronizadas, este documento propõe terminologias de definições para 
vários tipos de modo econômico que usa o ar ou a água para transportar a energia de calor 
para o ambiente externo. A operação de cada tipo de modo econômico é descrita, com seis 
tipos identificados como os que oferecem mais benefícios para os data centers. Esses seis 
tipos de modo econômico são então comparados considerando diversos atributos. 
 
Este documento considera que o leitor tenha um conhecimento básico sobre os vários tipos 
de sistema de eliminação de calor. Para um melhor entendimento dos componentes de 
refrigeração dos vários tipos de sistema de eliminação de calor, consulte o White Paper 59, 
Os Diferentes Tipos de Equipamentos de Condicionamento de Ar para Ambientes de TI. 
 
 
 
Há muitos diferentes dispositivos e tecnologias de refrigeração usados para refrigerar os 
data centers. No entanto, todos esses sistemas usam um ou os quatro elementos básicos 
a seguir: 
 
 Transporte de calor: ventiladores e/ou bombas, fluidos em movimento (como ar ou 
água), que movimentam energia de calor do data center para o ambiente externo. 
 Troca de calor: bobinas ou respiradouros que transferem energia de calor de um fluxo 
de calor para outro. Em todos os casos, há uma troca de calor final para o ambiente 
externo. 
 Compressor: sistema que usa elemento refrigerante de alta ou baixa pressão para 
forçar a energia de calor para fluxo "para cima" de uma área fria para uma área quente 
(ambiente externo no verão). O refrigerante de alta pressão comprimido está a uma 
temperatura muito mais alta do que a temperatura externa. Esse "aumento da 
temperatura" é que permite que o calor do data center vá para o ambiente externo. 
Introdução 
Finalidade 
e função dos 
modos 
econômicos 
Os Diferentes Tipos de 
Equipamentos de 
Condicionamento de Ar 
para Ambientes de TI 
Link para a fonte 
White Paper 59 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 3 
 Assistência evaporativa: torres de refrigeração, filtros úmidos ou sprays que evaporam 
água para facilitar a transferência de calor para o ambiente externo. 
 
Um data center típico refrigerado com água usa TODOS os elementos acima para refrigerar 
o data center. O transporte de calor e o compressor consomem energia elétrica ao fornecer 
refrigeração, e a assistência evaporativa consome água. 
 
O sistema de refrigeração deve ser projetado para funcionar sob condições de pior caso 
de carga total do data center e sob alta temperatura externa. A baixas cargas do data center 
e temperatura externa baixa, o sistema deve aplicar menos esforço para refrigerar o data 
center. Infelizmente, os vários dispositivos na instalação de refrigeração são subutilizados 
e não operam de forma eficiente sob essas condições. Para aumentar a eficiência sob essas 
condições, os dispositivos de refrigeração foram aprimorados de modo a incluir acionadores 
de velocidade variável, gradação e outras funções. Apesar disso, eles ainda exigem uma 
grande quantidade de energia. Os modos econômicos foram desenvolvidos para ajudar 
a reduzir a energia usada durante as condições favoráveis de carga leve do data center 
e temperaturas externas baixas. 
 
Em um modo econômico, a função do compressor é completamente ou parcialmente 
desviada, eliminando ou reduzindo o uso de energia. O compressor é usado para transferir 
o calor de dentro do data center para o ambiente externo quando a temperatura externa for 
maior do que a temperatura do data center. No entanto, quando a temperatura externa 
estiver suficientemente abaixo da temperatura do data center, o calor fluirá naturalmente 
para o lado externo sem a necessidade de "aumentar a temperatura" fornecida pelo 
compressor, assim, sua função não é necessária. Portanto, sob condições favoráveis, 
o compressor pode ser contornado, o que economiza uma grande quantidade de energia. 
Além disso, para sistemas que usam assistência evaporativa, essa função poderá também 
ser desativada ou contornada se as condições forem favoráveis, economizando água. 
 
Historicamente, implantar um modo econômico em um sistema de refrigeração de data 
center gerava gastos extras e complexidade, e só era justificado em situaçõescom 
condições climáticas extremamente favoráveis, como em altas latitudes. No entanto, isso 
mudou, e os modos econômicos agora são considerados vantajosos na maioria dos locais, 
graças às seguintes razões: 
 
 A operação do data center com cargas parciais aumenta o benefício dos modos 
econômicos e mais projetores reconhecem que os data centers gastam uma parte 
considerável de sua vida com carga leve. A tendência em direção à variação de 
potência dinâmica de equipamentos de TI amplificará esse efeito. 
 A tendência em direção à operação de data centers a temperaturas mais altas 
de retorno do ar de TI exerce um efeito expressivo sobre à parcela de tempo que 
é possível usar em operações em modo econômico, especialmente em climas mais 
quentes. 
 A maioria das novas implementações de modos econômicos pode agora operar 
em modo econômico "parcial", o que aumenta bastante a quantidade de energia 
economizada na maioria dos casos. 
 As ferramentas disponíveis para quantificação da energia salva graças 
à implementação dos modos econômicos foram otimizadas e frequentemente preveem 
oportunidades significativas de economia com excelente ROI. 
 A experiência real com os modos econômicos e a melhoria dos controles e sistemas 
de monitoramento tem aumentado a confiança de que esses modelos não afetam 
contrariamente a confiabilidade dos data centers. 
 
Esse é o conceito de um desvio da função do compressor que é essencial para todos 
os modos econômicos. O modo como esse desvio é alcançado (e os benefícios obtidos) 
depende do projeto da instalação de refrigeração, como explicado nas próximas seções. 
> Refrigeração livre 
Modos econômicos são, às 
vezes, chamados de 
"refrigeração livre". Embora 
o termo seja muito útil para 
descrever elementos de modo 
econômico em geral, 
é importante considerar 
o seguinte. Um modo econômico 
contorna parcial ou 
completamente um compressor 
em uma instalação de 
refrigeração. A maioria dos 
sistemas que usam modos 
econômicos gasta a maior parte 
do tempo em modo de desvio 
parcial, então, parte da energia 
de refrigeração é economizada, 
mas a refrigeração não é "livre". 
Além disso, mesmo quando um 
modo econômico opera com 
desvio total do compressor, há 
ainda uma quantidade 
significativa de energia usada no 
transporte de calor por meio dos 
ventiladores ou bombas e 
possivelmente em outras 
funções, como umidificação*. 
Mesmo nesse modo econômico 
total, a refrigeração não é "livre". 
 
* Em pelo menos um projeto, 
o chamado "puleiro", o transporte 
de calor leva vantagem sobre 
a convecção natural usando um 
design especial a fim de reduzir 
ou eliminar a necessidade de 
ventiladores de transporte de 
calor. 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 4 
 
 
Há 19 tipos fundamentais de modos econômicos, e desses modos, 15 podem ser realmente 
usados em um data center de produção (seis tipos que usam ar e nove tipos que usam 
água). Os outros quatro tipos que usam água não foram considerados, pois eles levam água 
do condensador diretamente para o data center, o que aumenta as chances de obstruções 
do equipamento. A Figura 1 organiza de forma lógica esses 15 tipos de modo econômico1. 
Cada tipo é descrito com mais detalhes nas seções seguintes. Os modos destacados de 
amarelo serão analisados posteriormente neste documento. 
 
Para comparar de forma justa os diferentes modos econômicos, é importante incluir 
todos os componentes do sistema de refrigeração necessários para operar nesse 
modo. Por exemplo, às vezes, o trocador de calor de base e estrutura em uma instalação 
de refrigeração com água é confundido com “o” modo econômico, quando na verdade 
é somente um componente que permite que o sistema de refrigeração opere em modo 
econômico. Nesse caso, a torre de refrigeração, as bombas do condensador, as bombas de 
água refrigerada e unidades de condicionamento de ar (CRAH) da sala de computação são 
todos elementos necessários para que seja possível operar em modo econômico. 
É possível operar em modo econômico com a ausência de qualquer um desses dispositivos, 
mesmo nos dias mais frios. Esse é o motivo pelo qual, em geral, é errado referir ao termo 
"econômico" como um objeto em um data center e mais preciso referir-se a "modos 
econômicos" de uma operação do sistema de refrigeração. 
 
1 CRACH (unidade de condicionamento do ar da sala de computação), CRAC (Ar-condicionado da sala 
de computação) 
Tipos 
de modo 
econômico 
> Em série/Em 
paralelo 
Os modos econômicos podem 
ser projetados e configurados por 
meio de uma das duas formas 
disponíveis: em série ou em 
paralelo. 
Em uma configuração em série, 
o componente que contorna 
o compressor (por exemplo, 
o trocador de calor de base 
e estrutura) é instalado em 
série com o compressor. Essa 
configuração permite o modo 
econômico parcial em que 
o trocador de calor "pré-resfria" 
o ar ou a água. Isso reduz 
a energia de calor total que 
o compressor deve recusar, 
economizando uma quantidade 
significativa de energia. 
Em uma configuração em 
paralelo, o componente que 
contorna a bomba de calor 
é instalado em paralelo com 
a bomba de calor. Essa 
configuração impede a operação 
em modo econômico parcial. 
Essa abordagem "tudo ou nada" 
falha em aproveitar as grandes 
economias de energia geradas 
ao operar em modo econômico 
parcial. 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 5 
Instalações de expansão direita refrigeradas por ar
Desvio do ar-
condicionado 
através de ar 
ambiente direto
Com 
assistência 
evaporativa
Sem 
assistência 
evaporativa
Desvio do compressor 
do resfriador através do 
sifão térmico interno do 
resfriador
Desvio do 
resfriador 
através do 
trocador de 
calor
SérieEm paralelo
Desvio do 
resfriador 
embalado 
através do 
resfriador 
a seco
SérieEm paralelo
Desvio do 
resfriador 
embalado através 
do resfriador 
evaporativo
SérieEm paralelo
Desvio do compressor 
CRAC através de 
serpentina secundária
Instalações resfriadas 
por glicol
Instalações de água fria 
Desvio do ar-
condicionado 
através do trocador 
de calor do ar
Com 
assistência 
evaporativa
Sem 
assistência 
evaporativa
Desvio do ar-
condicionado 
através da roda de 
calor
Com 
assistência 
evaporativa
Sem 
assistência 
evaporativa
Resfriadores 
refrigerados por 
água
Resfriadores refrigerados por ar
Com resfriador 
a seco
Modos econômicos 
com base em ar
Modos econômicos com 
base em água
Os modos realçados em 
amarelo serão 
analisados 
posteriormente neste 
documento, uma vez que 
permitem a operação em 
modo econômico parcial 
e a refrigeração 
evaporativa.
Com resfriador 
corporativo
 
 
As seções a seguir descrevem cada tipo de modo econômico. Cada seção começa com 
uma lista de todos os componentes necessários para a operação em modo econômico 
(por exemplo, completamente operado por compressão mecânica de vapor). Todas as 
descrições consideram que o sistema de controle2 é necessário. 
 
 
Desvio do ar-condicionado através de ar ambiente direto 
Principais componentes: ventiladores, adufas, dampers, filtros (mantas úmidas e bomba, 
quando usadas com assistência evaporativa) 
 
Um modo econômico de ar ambiente (às vezes, chamado de ar direto) usa ventiladores 
e adufas para drenar uma determinada quantidade de ar frio externo através de filtros 
e, então levá-lo diretamente para dentro do data center quando as condições do ar externo 
estiveremdentro dos pontos estabelecidos, como ilustrado na Figura 2. As adufas e os 
 
2 Sistema de controle refere-se aos componentes que regulam a operação de um sistema, como fechar 
uma válvula de água ou adufa de ar ao alcançar uma determinada temperatura externa. 
Figura 1 
Tipos de modo econômico 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 6 
Figura 3a 
Desvio do ar-condicionado 
através do modo do 
trocador de calor do ar 
Figura 2 
Desvio do ar-condicionado 
através do modo de ar 
ambiente direto 
dampers também controlam a quantidade de ar quente de exaustão que é expelido para 
o ambiente externo e misturado novamente no ar de fornecimento do data center para 
manter os pontos definidos do ambiente. Embora o ar de fornecimento seja filtrado, isso 
não impede completamente que partículas finas, como fumaça e gases químicos, entrem 
no data center. 
 
Esse tipo de modo econômico pode também ser usado com assistência evaporativa onde 
o ar exterior também passa por um material de manta úmida antes de entrar no data center. 
Em regiões geográficas secas, a assistência evaporativa pode reduzir a temperatura do ar 
em até 19° C (35° F), o que resulta em horas adicionais do modo econômico. Esse 
éo mesmo efeito de refrigeração que acontece quando alguém sai do mar e sente a brisa 
marinha. Observe que usar a assistência evaporativa com esse tipo de modo econômico 
aumenta a umidade do data center, pois o ar ambiente trazido diretamente para o data 
center é transportado pelo meio evaporativo. A assistência evaporativa oferece mais 
benefícios em climas secos. Para climas mais úmidos, a assistência evaporativa deve ser 
avaliada com base no retorno do investimento (ROI). Esse tipo de modo econômico permite 
que a operação em modo econômico parcial seja usada. 
 
 
 
Desvio do ar-condicionado através do trocador de calor do ar 
Principais componentes: ventiladores, trocador de calor da placa fixa de ar para ar (mantas 
úmidas e bomba, quando usadas com assistência evaporativo) 
 
Um desvio do ar-condicionado através do modo de troca de calor do ar (às vezes, chamado 
de ar indireto) usa ar externo para indiretamente resfriar o ar do data center quando as 
condições do ar externo estiverem dentro dos pontos estabelecidos. Esse modo usa 
ventiladores para soprar ar externo frio para uma série de placas ou tubos que, em troca, 
resfriam o ar quente do data center do outro lado das placas ou tubos, isolando 
completamente o ar do data center do ar externo (veja a Figura 3a). Esse tipo de modo 
econômico pode também ser usado com assistência evaporativa onde o lado externo das 
placas ou tubos são borrifados com água, que abaixa ainda mais a temperatura o ar externo 
e, consequentemente, o ar quente do data center. Diferentemente do modo econômico 
anterior, nesse caso, a assistência evaporativa não aumenta a umidade dentro do data 
center. A Figura 3b mostra uma ilustração de um trocador de calor de ar para ar com 
assistência evaporativa e um exemplo de um sistema completo de refrigeração com esse 
tipo de modo econômico. Esse tipo permite os modos econômicos parcial e completo. 
 
TI TI
Data Center
 
 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 7 
Figura 4 
Desvio do ar-condicionado 
através do modo de roda de 
calor (lado esquerdo) e um 
exemplo de uma roda de 
calor (lado direito) 
Figura 3b 
Ilustração de um trocador de 
calor de ar para ar com 
assistência evaporativa (lado 
esquerdo) e um exemplo de 
um sistema completo de 
refrigeração com um desvio do 
ar-condicionado integrado 
através do modo de trocador 
de calor do ar (lado direito) 
 
 
 
Desvio do ar-condicionado através da roda de calor 
Principais componentes: ventiladores, roda de calor (mantas úmidas e bomba, quando 
usadas com assistência evaporativa) 
 
Um desvio do ar-condicionado através do modo de roda de calor usa ventiladores para 
soprar o ar frio da parte externa através de um trocador de calor rotativo que preserva as 
condições de ar do secador do espaço do data center, como mostrado na Figura 4, 
juntamente com um exemplo de uma roda de calor. Rodas de calor dependem de um 
material especial que não permite que contaminantes poluam o ar do data center. Esse tipo 
de modo econômico pode também ser usado com assistência evaporativa onde o ar 
exterior é resfriado ao passar pelo material de uma manta úmida. Esse tipo permite os 
modos econômicos parcial e completo. 
 
TI TI
Data center
 
 
 
Desvio do resfriador através do trocador de calor 
Principais componentes: torre de refrigeração, bombas, válvulas, trocador de calor de base 
e estrutura, CRAH 
 
Um desvio do resfriador através do modo econômico de troca de calor do ar usa água do 
condensador para indiretamente resfriar a água fria do data center quando as condições do 
ar externo estiverem dentro dos pontos estabelecidos. As bombas movem a água do 
condensador através de um trocador de calor de base e estrutura para resfriar a água fria 
usada nos CRAHs sem misturar os dois fluxos de água como mostrado na Figura 5. As 
válvulas desviam do resfriador permitindo que ele desligue dependendo da temperatura da 
água do condensador. Esse modo econômico permite a operação parcial quando o trocador 
de calor estiver funcionando em série com o resfriador. Embora não seja discutido neste 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 8 
Figura 5 
Desvio do resfriador 
através do modo de 
trocador de calor 
documento, esse tipo de modo econômico também pode usar uma grande massa de água 
(por exemplo, um lago) como fonte de água fria. 
 
TI TI
Torre de 
refrigeração
CRAH
Data Center
Bomba
Chiller   
Trocador de 
Calor da Placa
Bomba
 
 
Desvio do compressor do resfriador através do sifão térmico interno 
do resfriador 
Principais componentes: torre de refrigeração ou resfriador a seco, resfriador com sifão 
térmico, bombas, válvulas, CRAH 
 
Alguns resfriadores oferecem uma opção de modo econômico do sifão térmico que permite 
que o compressor seja desligado quando as condições do ar externo estiverem dentro dos 
pontos estabelecidos. Nesse modo, o resfriador atua como um simples trocador de calor. 
O princípio do sifão térmico faz com que o refrigerante quente movimente-se naturalmente 
em direção à serpentina do condensador frio onde é resfriado. O refrigerante quente então 
depende da gravidade ou de uma bomba para voltar para a serpentina do evaporador, onde 
resfria a água fria do data center. O refrigerante esquenta novamente e o ciclo recomeça. 
O sifão térmico elimina a necessidade do trocador de calor de base e estrutura do tipo 
anterior do modo econômico. No entanto, esse modo econômico não permite que 
o resfriador opere em modo econômico parcial porque o compressor deve permanecer 
desligado quando estiver funcionando no modo de sifão térmico. 
 
 
Desvio do resfriador embalado através do resfriador a seco 
(ou através do resfriador evaporativo) 
Principais componentes: resfriador a seco, bombas, válvulas, CRAH (mantas úmidas 
e bomba, quando usadas com resfriador evaporativo) 
 
Um desvio do resfriador embalado através do modo econômico do resfriador a seco usa um 
trocador de calor conhecido como um resfriador a seco para resfriar diretamente a água fria 
do data center quando as condições do ar externo estiverem dentro dos pontos 
estabelecidos. As bombas movem a água do resfriador (geralmente uma misturade glicol) 
através de um resfriador a seco, onde o ar exterior gelado resfria a água fria que abastece 
o CRAH, como mostrado na Figura 6a. As válvulas desviam do resfriador permitindo que 
ele desligue ou opere de forma mais eficiente dependendo da temperatura do ar externo. 
A operação em modo econômico parcial só é possível quando o trocador de calor estiver 
funcionando em série com o resfriador. Observe que o resfriador a seco e os controles na 
Figura 6a estão completamente integrados na solução do resfriador embalado. Essa 
é a solução considerada para esse tipo de modo econômico. Esse tipo de solução ocupa 
um espaço menor e proporciona uma operação em modo econômico significantemente mais 
previsível e eficiente em comparação ao conjunto em campo dos mesmos componentes. Um 
exemplo de uma solução do resfriador embalado com esse tipo de modo econômico, como 
mostrado na Figura 6b. 
 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 9 
Figura 7 
Desvio do compressor 
CRAC através do modo 
de serpentina secundária 
Figura 6a 
Desvio do resfriador 
embalado através do 
modo do resfriador a seco 
Figura 6b 
Exemplo de um resfriador 
embalado com resfriador 
a seco integrado 
 
 
 
 
Esse tipo de modo econômico também pode ser usado com assistência evaporativa onde 
o ar externo é ainda mais resfriado ao passar por um material de manta úmida ou um spray 
de água atomizada que reduz ainda mais a temperatura da água e aumenta o número de 
horas de operação em modo econômico. Isso exige que o resfriador a seco seja substituído 
por um resfriador evaporativo. 
 
 
Desvio do compressor CRAC através de serpentina secundária 
Principais componentes: resfriador a seco, bombas, CRAC com serpentina secundária 
(mantas úmidas e bomba, quando usadas com resfriador evaporativo) 
 
Nesse tipo de modo econômico, a expansão direta (DX) de CRAC inclui uma segunda 
serpentina independente que usa a água do condensador durante a operação de modo 
econômico. Quando as condições do ar externo estiverem dentro dos pontos definidos 
especificados, a bomba movimentará a água do condensador através do resfriador a seco, 
onde o ar frio externo resfria a água do condensador que abastece a segunda serpentina no 
CRAC (Figura 7). Esse tipo de modo econômico permite a operação parcial e pode usar 
assistência evaporativa. Isso exige que o resfriador a seco seja substituído por um 
resfriador evaporativo. Observe que uma torre de refrigeração poderia também ser usada 
para resfriar a água do condensador, mas ela aumenta os requisitos de tratamento da água, 
portanto, não foi considerada para uso no data center. 
 
TI TI
CRAC
Resfriador a seco
Bomba
Data Center
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 10 
Mesa 1 
Comparação qualitativa entre tipos de modo econômico (as células 
azuis indicam o melhor desempenho para o atributo) 
 
 
 
Um modo econômico deve aproveitar de uma grande variedade de condições externas a fim 
de maximizar o número de horas em modo econômico e economizar energia. No entanto, 
em períodos de condições externas extremamente quentes, é necessário pelo menos 
depender parcialmente de um modo com base em refrigerante (por exemplo, refrigeração 
mecânica) para confiantemente manter as condições ambientais do data center enquanto 
economiza energia. Há dois atributos principais do modo econômico que ajudam 
nessa questão: 
 
1. Operação do modo econômico parcial em que o compressor opera a uma carga 
reduzida 
2. Assistência evaporativa 
 
Uma avaliação de alto nível de cada um dos 15 tipos de modo econômicos, mostrada na 
Figura 1, conclui que seis dos 15 tipos empregam esses dois atributos. A Mesa 1 compara 
esses seis tipos de modo econômico com vários atributos qualitativos descritos abaixo. As 
células azuis ilustram o melhor tipo de modo econômico para o atributo específico. A Mesa 2 
compara esses seis tipos de modo econômico com vários atributos quantitativos descritos 
abaixo. 
 
 
 
 
 
 Modos econômicos com base em ar Modos econômicos com base em água 
Atributo do modo 
econômico 
Desvio do ar-
condicionado 
através do 
modo de ar 
ambiente 
direto 
(com assistência 
evaporativa) 
Desvio do ar-
condicionado 
através do 
trocador de calor 
do ar 
(com assistência 
evaporativa) 
Desvio do ar-
condicionado 
através da roda 
de calor do ar 
(com assistência 
evaporativa) 
Desvio do 
resfriador 
através do 
trocador de 
calor 3 
Desvio do 
resfriador 
embalado 
através do 
resfriador 
evaporativo 3 
Desvio do 
compressor 
CRAC através da 
serpentina 
secundária 
(com assistência 
evaporativa) 
Compatibilidade 
com a estrutura 
Exige modificação 
da estrutura 
Exige modificação 
da estrutura 
Exige modificação 
da estrutura 
Nenhum 
problema com 
a estrutura 
Nenhum 
problema com 
a estrutura 
Nenhum 
problema com 
a estrutura 
Capacidade de 
readaptação 
Improvável para 
readaptação no 
sistema existente 
Improvável para 
readaptação no 
sistema existente 
Improvável para 
readaptação no 
sistema existente 
Prático se 
houver espaço 
disponível 
Prático se houver 
espaço disponível 
Exige troca da 
unidade CRAC 
Complexidade de 
controles 
Menos dispositivos 
para controlar 
Menos dispositivos 
para controlar 
Menos 
dispositivos para 
controlar 
Mais 
dispositivos 
para controlar 
Quantidade 
moderada de 
dispositivos para 
controlar 
Quantidade 
moderada de 
dispositivos para 
controlar 
Data center 
controle de 
umidade 
Dependente da 
umidade externa 
Independente da 
umidade externa 
Independente da 
umidade externa 
Independente 
da umidade 
externa 
Independente da 
umidade externa 
Independente da 
umidade externa 
Expectativa de 
vida 
20–40 anos para 
o trocador de calor 
20–40 anos para 
o trocador de calor 
20–40 anos para 
o trocador de calor 
10–15 anos 
para a placa do 
trocador de 
calor 
10–20 anos para 
o resfriador 
evaporativo 
10–20 anos para 
a unidade de 
refrigeração 
 
3 Pressupõe que um trocador de calor esteja funcionando em série com o resfriador, o que permite uma 
operação em modo econômico parcial. 
Comparação 
dos diferentes 
modos 
econômicos 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 11 
 Modos econômicos com base em ar Modos econômicos com base em água 
Atributo do modo 
econômico 
Desvio do ar-
condicionado 
através do 
modo de ar 
ambiente 
direto 
(com assistência 
evaporativa) 
Desvio do ar-
condicionado 
através do 
trocador de calor 
do ar 
(com assistência 
evaporativa) 
Desvio do ar-
condicionado 
através da roda 
de calor do ar 
(com assistência 
evaporativa) 
Desvio do 
resfriador 
através do 
trocador de 
calor 3 
Desvio do 
resfriador 
embalado 
através do 
resfriador 
evaporativo 3 
Desvio do 
compressor 
CRAC através da 
serpentina 
secundária 
(com assistência 
evaporativa) 
Riscos de 
disponibilidade 
– perda de água para 
refrigeração 
– baixa qualidade 
da água 
– supressão 
de incêndio 
Altamente suscetível 
à qualidade do ar 
externo 
Desligamento 
necessário com 
supressão por 
agente limpo 
Baixo risco de 
tempo de 
inatividade devido 
a perda de água. 
Sem riscos de 
baixa qualidade do 
ar ou supressão 
de incêndioBaixo risco de 
tempo de 
inatividade devido 
a perda de água. 
Sem riscos de 
baixa qualidade 
do ar ou 
supressão de 
incêndio 
Tempo de 
inatividade 
devido a perda 
de água de 
compensação 
para a torre de 
refrigeração 
Sem tempo de 
inatividade devido 
a perda de água, 
baixa qualidade 
do ar ou 
supressão de 
incêndio 
Sem tempo de 
inatividade devido 
a perda de água, 
baixa qualidade 
do ar ou 
supressão de 
incêndio 
Espaço ocupado 
0,41 pé2/kW
0,038 m2/kW 
0,788 pé2/kW
0,073 m2/kW 
1,72 pé2/kW
0,16 m2/kW 
1,94 pé2/kW
0,18 m2/kW 
3,34 pé2/kW 
0,31 m2/kW 
2,02 pé2/kW
0,19 m2/kW 
Necessidade de 
modo de 
refrigerante de 
backup 
Backup de tamanho 
completo em caso 
de baixa qualidade 
do ar externo 
Tamanho parcial 
para climas 
extremos 
Tamanho parcial 
para climas 
extremos 
Tamanho 
parcial para 
climas extremos 
Tamanho parcial 
para climas 
extremos 
Tamanho parcial 
para climas 
extremos 
 
 
Compatibilidade com a estrutura 
Desvio do ar-condicionado através do ar ambiente direto, do trocador de calor do ar e da 
roda de calor do ar, todos exigem funcionamento por dutos de ar do equipamento de 
refrigeração externo para a sala de TI do data center. Em geral, isso exige que a estrutura 
seja especificamente criada com espaço para esse duto ou de forma que a sala de TI 
abrigue diretamente um local externo adequado para os equipamentos de refrigeração. 
Portanto, esses tipos de modos econômicos são geralmente difíceis de instalar em edifícios 
já existentes e edifícios com vários andares. Os modos econômicos que usam tubulações 
são mais flexíveis quanto às opções de instalação, pois os tubos de água transferem calor 
em um espaço físico muito menor que pode ser acomodado em espaços já existentes. 
 
 
Capacidade de readaptação 
A meta típica em uma aplicação aprimorada é reutilizar o máximo possível da infraestrutura 
existente. É praticamente impossível melhorar um sistema de refrigeração tradicional com 
um desvio do ar-condicionado através do modo econômico de ar ambiente direto, já que 
a infraestrutura de refrigeração existente é incompatível (o sistema tradicional usa água 
enquanto o outro usa ar). Em um data center típico usando unidades CRAH ou CRAC, há 
basicamente três formas de aprimorar um modo econômico ao reutilizar equipamentos 
existentes. 
 
A primeira forma mais comum é adicionar um trocador de calor que desvia de um resfriador 
que utiliza água (por exemplo, desvio do resfriador através do modo econômico do trocador 
de calor). Isso normalmente exige a instalação de um trocador de calor de base e estrutura 
próximo ao resfriador e com controles associados e válvulas de desvio. O trocador de calor 
é muito menor do que um resfriador, então, geralmente há espaço suficiente para o trocador 
de calor na sala do resfriador já existente. 
 
A segunda forma é adicionar um trocador de calor que desvia de um resfriador que utiliza ar 
(por exemplo, o desvio do resfriador embalado através do modo econômico do resfriador 
 Os sistemas de controle 
para sistemas de refrigeração 
pré-projetados padronizados 
com modo econômico 
integrado foram 
desenvolvidos junto com 
o hardware. Isso torna 
o sistema de controle 
inerentemente mais confiável 
do que os sistemas de 
controle personalizados 
desenvolvidos para 
instalações de sistema 
de controle exclusivas 
no campo. 
“ 
” 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 12 
evaporativo). Isso normalmente exige a instalação de um resfriador evaporativo próximo 
ao resfriador e com controles associados e válvulas de desvio. O espaço total do resfriador 
evaporativo pode ser muito maior do que o resfriador, dependendo do clima, então, 
é necessário espaço suficiente. 
 
A terceira forma é adicionar um trocador de calor que desvia de um compressor em um 
sistema DX que usa glicol (por exemplo, desvio do compressor CRAC através do modo 
econômico da segunda serpentina). Isso é muito mais difícil e impraticável, já que a segunda 
serpentina deve ser colocada dentro de um gabinete de unidade de refrigeração. Aprimorar 
esse tipo de sistema de refrigeração de forma realista exige a substituição de toda a unidade 
CRAC por uma que inclua uma segunda serpentina. 
 
 
Complexidade de controles 
A transição entre o modo econômico e o modo com base em refrigerante pode ser muito 
complicada e pode resultar em uma perda temporária de refrigeração durante o processo. 
Por fim, a confiabilidade dessa transição está nos controles. Os sistemas de controle para 
sistemas de refrigeração pré-projetados padronizados com modo econômico integrado 
foram desenvolvidos junto com o hardware. Isso torna o sistema de controle 
inerentemente mais confiável do que os sistemas de controle personalizados 
desenvolvidos para instalações de sistema de controle exclusivas no campo. 
 
O desvio do ar-condicionado através do trocador de calor do ar ou dos modos econômicos 
de roda de calor tem os sistemas de controle mais simples. O sistema de controle do modo 
econômico mais complexo é o desvio do resfriador através do trocador de calor devido 
àźzona neutra entre a baixa temperatura da água do condensador, exigida pelo trocador 
deźcalor de base e estrutura, e a temperatura mais alta da água do condensador, exigida 
pelo resfriador. 
 
 
Controle da umidade do data center 
Todos, exceto um tipo de modo econômico da Tabela 1, isolam o ar externo do ar interno 
do data center. A umidade do data center não é, portanto, afetada pelo modo econômico, 
mesmo quando o nível da umidade externa está alto. No entanto, o desvio do ar-
condicionado através do modo econômico do ar ambiente direto abastece o data center 
diretamente com ar externo, o que reduz substancialmente o número de horas em modo 
econômico em climas úmidos. Embora seja possível controlar a umidade, a energia extra 
usada pode compensar as economias de energia do modo econômico. 
 
 
Expectativa de vida 
Os sistemas de refrigeração que usam água para transportar energia de calor geralmente 
têm uma expectativa de vida menos do que aqueles que usam ar. Isso acontece devido 
a obstruções do fluxo da água na tubulação. O fator limitante para os sistemas de 
refrigeração que usam assistência evaporativa tende a ser as superfícies que ficam sujeitas 
à água. No geral, a expectativa de vida de qualquer sistema de refrigeração 
é substancialmente afetada pela quantidade de manutenção executada durante a vida útil. 
 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 13 
 
 
Riscos à disponibilidade 
Todos os tipos de modos econômicos estão sujeitos a ameaças externas, como furacões, 
tornados e terremotos. No entanto, há ameaças comuns que devem ser consideradas. 
 Perda de água de refrigeração – a perda de fornecimento de água municipal pode 
ocorrer devido a construções próximas ao data center, sejam desligamentos 
planejados ou não. Como os resfriadores de água fria tipicamente dependem 
totalmente das torres de refrigeração que operam continuamente, o modo econômico 
do trocador de calor é o mais suscetível. Essa ameaça é geralmente eliminada com a 
instalação de um tanque de armazenamento de água grande o suficiente para suportar 
uma falta de água de 24 horas ou mais. Uma ameaça de perda de refrigeração da 
assistência evaporativa de outros tipos de modo econômico é muito menos provável 
porque deve coincidir com condições externas de calor e secura. 
 
Os sistemas que também dependem da assistência evaporativa como meio de 
fornecer refrigeração por todo o ano estão também suscetíveis a uma perdada água 
de refrigeração. Isso pode solucionado ao instalar um sistema de fornecimento de 
água de backup, como descrito acima, ou ajustar o sistema de refrigeração mecânica 
para 100% da carga. 
 Baixa qualidade do ar – modos econômicos que abastecem o data center 
diretamente com ar externo podem representar uma ameaça aos equipamentos de TI. 
Alguns dos filtros de ar desses sistemas de refrigeração são eficientes na filtragem de 
partículas dentro da variedade mícron, como aquelas do tamanho de micro-
organismos. No entanto, sob a ameaça de cinza vulcânica, fumaça de algum incêndio 
nas proximidades ou areia trazida por tempestades, os modos econômicos de ar 
ambiente podem precisar ser trocados por refrigeração por refrigerante, já que os 
filtros seriam rapidamente obstruídos. Essa ameaça é geralmente reprimida pela 
instalação de um resfriador redundante capaz de suportar a carga de calor de todo o 
data center. Em modos econômicos que usam um meio úmido para assistência 
evaporativa, as mantas são vulneráveis ao acúmulo de particulados. Nesses casos, as 
mantas provavelmente precisarão ser substituídas depois do contato com essa 
ameaça. 
 
O padrão ASHRAE possui um white paper um livro com o assuntoParticulate and 
Gaseous Contamination in Datacom Environments (Contaminação por Elementos 
Particulados e Gasosos em Ambientes de Data Centers). Ambas as publicações 
fornecem detalhes sobre os modos e as falhas que podem ser causadas por 
contaminação por elementos gasosos e particulados, particularmente em aplicações 
do modo econômico de ar ambiente direto usado em áreas industriais. A publicação 
também fornece diretrizes para substâncias permitidas e condições operacionais para 
garantir uma operação livre de problemas. 
 Supressão de incêndio dentro do data center – os data centers que dependem 
de sistemas de supressão de incêndio com agentes limpos (por exemplo, FM200, 
INERGEN, ECARO-25) devem isolar o espaço do data center para manter 
a concentração adequada de agente limpo a fim de garantir a supressão de incêndio. 
Isso exige o fechamento de todos os dampers de ar e portas, o que representa 
problema para os modos econômicos que abastecem o data center diretamente com 
ar ambiente. Como acontece com a ameaça de baixa qualidade do ar, essa ameaça 
é eliminada ao garantir que o sistema mecânico seja capaz de lidar com 100% da carga 
de calor do data center. 
 
 
Espaço ocupado 
O espaço ocupado por diferentes sistemas de refrigeração é considerado para o espaço de 
todos os componentes, incluindo aqueles exigidos para o modo econômico e as unidades de 
refrigeração no data center. O espaço ocupado é normalizado para a capacidade nominal do 
data center (por exemplo, a capacidade máxima de TI que o data center suporta). O desvio 
> Regulamentações 
e os modos 
econômicos 
Os modos econômicos foram 
tipicamente considerados uma 
opção em um projeto de data 
center. O cliente pode decidir se 
deseja incluir os recursos de 
modo econômico com base em 
sua própria visão dos custos 
e benefícios. No entanto, há 
uma tendência para que ocorra 
a regulamentação dos requisitos 
de desempenho mínimos para 
data centers novos, e esses 
requisitos podem exigir de forma 
explícita ou implícita 
a implementação de modos 
econômicos. 
A principal regulamentação que 
afeta essa questão é o Padrão 
ANSI/ASHRAE 90.1-2010 
"Padrão de Energia para 
Edifícios, exceto Edifícios 
Residenciais com Poucos 
Andares". Esse padrão especifica 
os requisitos de desempenho 
mínimos para o desempenho de 
energia para edifícios e foi 
recentemente ampliado para 
incluir data centers. Embora 
a ASHRAE não constitua um 
órgão jurídico que aplica padrões, 
muitas autoridades regulatórias, 
incluindo o governo dos EUA 
e os códigos de construção locais 
adotaram esse padrão. Além 
disso, as organizações que 
definiram os requisitos para 
edifícios ecologicamente corretos, 
como o padrão LEED do US 
Green Building Council, adotaram 
o ASHRAE 90.1 como requisito 
mínimo para desempenho de 
energia. 
Para a maioria dos data centers 
que seguem as diretrizes da 
ASHRAE, o Padrão ASHRAE 
90.1 define um sistema de 
refrigeração do data center 
padrão que é usado para 
estabelecer o requisito de 
desempenho mínimo. Esse 
padrão é um sistema de água 
resfriada típico com o modo 
econômico de "desvio do 
resfriador através do trocador 
de calor de fluido" como descrito 
anteriormente neste documento. 
Embora o 90.1 não determine que 
seja usado exatamente esse 
sistema, qualquer sistema usado 
em um data center deve atender 
ou superar o desempenho desse 
sistema padrão, o que exige um 
modo econômico. Isso sugere 
que quase todos os data center 
novos devem usar algum tipo 
de modo econômico. 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 14 
do ar-condicionado através do sistema de refrigeração com ar ambiente direto ocupa 
o menor espaço. O espaço do desvio do ar-condicionado através do sistema de refrigeração 
de trocador de calor do ar é só um pouco maior devido à adição de um trocador de calor de 
ar para ar. O desvio do ar condicionado através do sistema de refrigeração de roda de calor 
ocupa o maior espaço de todos os "modos econômicos com base em ar" e é quase do 
mesmo tamanho de uma instalação de água fria com torre de refrigeração. 
 
 
Requisito para modo de refrigerante de backup 
Embora seja possível que um sistema de refrigeração não use um modo de refrigeração com 
base em refrigerante e dependa inteiramente de um modo econômico, ele aumenta o risco 
de tempos de inatividade e não é recomendado para data centers de produção alta 
disponibilidade. Além disso, muito poucos locais no mundo oferecem clima frio durante todo 
o ano. E esses que oferecem, ainda menos deles têm a acessibilidade necessária, linhas 
de fibra ótica, pool de trabalho e outros recursos necessários para operar um data center. 
Portanto, na maioria dos casos, um modo econômico precisará pelo menos de um modo 
de backup baseado em refrigerante parcialmente estabelecido para auxiliar nos dias mais 
quentes do ano. Quanto mais "transferências do trocador de calor" acontecerem em um 
modo econômico, mais provável será que um modo baseado em refrigerante totalmente 
estabelecido seja necessário. 
 
Por exemplo, um data center com um desvio do resfriador através do modo econômico do 
trocador de calor troca energia de calor em três pontos: no CRAH, no trocador de calor de 
base e estrutura e na torre de refrigeração. Para esse data center fornecer ar a 20° C 
(68° F) para os servidores a 100% da operação do modo econômico, a temperatura 
externa máxima de lâmpada úmida deve estar em cerca de 2° C (35° F) ou mais baixa 
durante o ano4. Se a capacidade do resfriador for reduzida para 50%, a temperatura externa 
máxima de lâmpada úmida deve estar em cerca de 7° C (45° F) ou mais baixa durante o ano, 
o que ainda é muito baixo para um local de data center prático. Isso acontece porque esse 
tipo de modo econômico exige um resfriador totalmente estabelecido para um sistema 
mecânico de backup. 
 
O desvio do ar-condicionado através do modo econômico do ar ambiente direto não realiza 
trocas de calor, já que o ar externo é fornecido diretamente para o data center. Isso significa 
que ele pode operar durante todo o ano, em climas secos, com um sistema de refrigeração 
mecânica estabelecido parcialmente. No entanto, devido ao risco à qualidade do ar discutido 
acima e à necessidade de controle da umidade, é exigido um sistema mecânico estabelecido 
completamente. Embora o desvio do ar-condicionado através do modo econômico do 
trocador de calor do ar realize uma "troca de calor", ele impede que ocorram problemas 
de risco a qualidade do ar e controle de umidade,portanto, evita gastos de capital 
e operacionais de um sistema mecânico totalmente estabelecido. 
 
No futuro, quando máquinas virtuais permitirem que processos críticos sejam transferidos 
para outros data centers, será realista esperar que alguns data centers operem inteiramente 
em modo econômico sem backup de refrigerante. Espera-se que os limites de temperatura 
de entrada dos equipamentos de TI aumentem futuramente, tornando a operação em modo 
econômico em tempo integral ainda mais provável. 
 
 
4 Pressupõe que o data center esteja 100% carregado com contenção de corredor quente, fornecimento 
de água fria a 14° C (57° F) 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 15 
Mesa 2 
Comparação quantitativa entre os tipos de modo econômico 
 
 
 
 
 Modos econômicos com base em ar Modos econômicos com base em água 
Atributo do modo 
econômico 
Desvio do ar-
condicionado 
através do modo 
de ar ambiente 
direto 
(com assistência 
evaporativa) 
Desvio do ar-
condicionado 
através do 
trocador de 
calor do ar 
(com assistência 
evaporativa)
Desvio do ar-
condicionado 
através da roda 
de calor do ar 
(com assistência 
evaporativa) 
Desvio do 
resfriador 
através do 
trocador de 
calor 5 
Desvio do 
resfriador 
embalado 
através do 
resfriador 
evaporativo 5 
Desvio do 
compressor 
CRAC através da 
serpentina 
secundária 
(com assistência 
evaporativa)
Os atributos a seguir são baseados em um data center de 1 MW a 50% da carga de TI, localizado em St. Louis, MO,
EUA. Veja a barra lateral para todas as hipóteses. 
Consumo de água 
anual 
100 gal 
379 L 
1.262.000 gal 
4.777.000 L 
257.000 gal 
973.000 L 
7.000.000 
gal 
26.000.000 
L6 
128.000 gal 
485.000 L 
128.000 gal 
485.000 L 
Custo de capital de 
todo o sistema de 
refrigeração 
US$ 2,2/watt US$ 2,4/watt 
US$ 
2,8/watt 
US$ 
3,0/watt US$ 2,3/watt US$ 2,0/watt 
Custo da manutenção 
anual de todo o 
sistema7 
75% 75% 83% 100% 100% 92% 
Energia de 
refrigeração total 
737,506 340,365 377,625 589,221 736,954 960,974 
Horas por ano - 
modo econômico 
completo 
5,723 7,074 5,990 4,705 5,301 4,918 
Horas por ano - modo 
econômico parcial 
0 1,686 2,770 3,604 1,773 3,800 
PUE anual estimada 1.34 1.25 1.26 1.31 1.34 1.39
 
 
Consumo de água anual 
Os modos econômicos usados com as torres de refrigeração estão sujeitos ao consumo 
máximo de água em comparação com alguns outros tipos de modo econômico devido 
à evaporação da água na torre de evaporação. Isso acontece porque o processo de 
evaporação ocorre continuamente durante o ano. As torres de refrigeração consomem 
aproximadamente 40 galões por minuto/1.000 toneladas da capacidade de refrigeração 
(151,4 litros por minuto)8. O componente de assistência evaporativa dos outros modos 
econômicos consome muito menos água, já que só utiliza o processo de assistência 
evaporativa durante os períodos mais quentes do ano. 
 
 
Custo de capital de todo o sistema de refrigeração 
 
5 Pressupõe que um trocador de calor esteja funcionando em série com o resfriador, o que permite uma 
operação em modo econômico parcial. 
6 Consumo de água da torre de refrigeração estimado a partir da evaporação, direção da corrente 
e purga http://www.cheresources.com/ctowerszz.shtml (desça a página) – acessado em 23 de julho 
de 2010 
7 O custo de manutenção é mostrado como uma porcentagem de um resfriador tradicional de 
base/sistema de refrigeração em torre. 
8 Arthur A. Bell, Jr., Equações de HVAC, Dados e Regras Práticas (Nova York: McGraw-Hill, 2000), 
p. 243 
> Economia da 
assistência 
evaporativa 
O custo dos resfriadores 
evaporativos e assistência 
evaporativa em geral inclui 
o custo material, uso da água 
e tratamento da água. Esses 
custos devem ser considerados 
ao decidir sobre um sistema de 
refrigeração do data center. 
 
A assistência evaporativa é mais 
eficaz em climas secos, como 
o clima de Las Vegas e Dubai. 
O custo de um resfriador 
evaporativo deve estar 
equilibrado com sua eficácia em 
climas mais úmidos. É possível 
gastar mais em refrigeração 
evaporativa do que é 
economizado em energia do 
sistema de refrigeração. 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 16 
O custo de capital inclui todos os materiais, trabalho de instalação, custos de projeto e todas 
as taxas associadas a todo o sistema de refrigeração em termos de dólar por watt da carga 
de TI. Por exemplo, em um modo econômico de "desvio do resfriador através do trocador de 
calor", o resfriador também é incluído no custo de capital. Na verdade, esse sistema de 
refrigeração tem o custo mais alto de capital de todos os outros sistemas devido ao custo 
agregado da torre de refrigeração, tubulação, bombas e sistema de controle personalizado. 
O projeto e a implementação desse sistema de controle representa um custo significante 
porque a maior parte dos componentes individuais, se não todos, vêm de diferentes 
fornecedores, o que exige codificações, testes, verificações e ajustes para garantir que todo 
o sistema de refrigeração é confiável e gere as economias esperadas. O custo de "ajustar" 
o sistema provavelmente prolonga o funcionamento por um ano ou mais. Essa análise tratou 
esses custos como um gasto de capital, mas eles também podem ser considerados um gasto 
operacional. O sistema de refrigeração com o desvio do resfriador embalado através do 
modo econômico do resfriador evaporativo custa aproximadamente 23% menos, já que ele 
não exige componentes de eliminação de calor fixos e grau de ajuste. No entanto, a PUE 
do data center geral é pior devido à eficiência mais baixa desse sistema. 
 
 
Custo da manutenção anual de todo o sistema de refrigeração 
O sistema do resfriador/torre de refrigeração é um sistema de refrigeração muito comum 
usado em data centers e serve como um bom elemento de comparação para outros custos 
de manutenção do sistema de refrigeração. Portanto, os custos de manutenção anual são 
mostrados na Tabela 2 como a porcentagem de um resfriador/sistema de refrigeração em 
torre. A manutenção anual inclui manutenção de todos os componentes do sistema de 
refrigeração para todos os modos de operação, incluindo o modo econômico. Por exemplo, 
em um modo econômico de desvio do resfriador através do trocador de calor, o resfriador 
também é incluído no custo de manutenção. Os sistemas de refrigeração com modos 
econômicos "com base em ar" têm um custo de manutenção mais baixo do que os outros 
modos econômicos que possuem mais componentes e são mais complexos. 
 
 
Energia de refrigeração total 
Esse é o total de energia consumido por ano por todo o sistema de refrigeração. O modo 
econômico com o custo de energia mais alto é o desvio do compressor CRAC através da 
segunda serpentina. Isso acontece principalmente devido à penalidade de ter sistemas de 
refrigeração distribuídos. O modo econômico com o consumo de energia mais baixo 
é o desvio do ar-condicionado através do trocador de calor do ar. O desvio do ar-
condicionado através da roda de calor do ar consome somente um pouco mais de energia. 
 
Também é útil fazer uma comparação entre o consumo de energia do modo econômico e um 
sistema de água fria/torre de refrigeração, já que ele é usado pela maioria dos data centers 
de 1 MW e maiores. O sistema de base considera a refrigeração do perímetro sem 
contenção, nenhuma modo econômico, temperatura de fornecimento de água fria de 7,2° C 
(45°F) 9e ventiladores CRAH de velocidade constante. A partir dessa comparação, a Figura 
8 compara os fatores de carga de refrigeração (CLF)10 dos tipos de modo econômico com 
a instalação de água fria nas 11 cidades em que os data centers grandes estão comumente 
localizados. Os CLF são a parte da PUE dedicada ao sistema de refrigeração do data center. 
 
 
9 Para modos econômicos que usam água fria, a temperatura de entrada de água fria deve ser maior do 
que nas instalações de água fria típicas. Definir a temperatura de entrada de água fria para 10–15° C 
(50-59° F) aumenta significantemente o número de horas do modo econômico. 
10 O Fator de Carga de Refrigeração (CLF) é a energia total consumida pelo sistema de refrigeração 
divida pela energia de carga de TI. A energia de carga de TI usada nesta análise foi 500 kW x 8.760 
horas/ano. Para mais informações sobre CLF, veja a página 7 do White Paper n° 1, A Green Grid – 
acessado em 21 de dezembro de 2010 
http://www.thegreengrid.org/~/media/WhitePapers/Green_Grid_Metrics_WP.ashx?lang=en 
> Hipóteses da Tabela 2 
Capacidade do data center: 1.000 
kW (sem redundância) 
Localização: St. Louis, Missouri, 
EUA 
Carga total de TI: 500 kW 
Refrigeração por linha (modos 
econômicos com base em água) 
Teto suspenso (modos econômicos 
com base em ar) 
Contenção de ar quente (todos os 
modos) 
Ventiladores CRAH com 
velocidades variáveis 
Diferença de temperatura média 
entre os servidores: 13,9° C/25° F 
Temperatura de entrada média do 
rack: 24° C/75° F 
Ar de entrada máximo do servidor 
com 55% de umidade relativa 
Ponto de orvalho máximo: 10° 
C/60° F 
Razão do resfriador para o fluxo de 
TI: 120% 
Delta-T da água refrigerada no 
projeto: 6,7° C/12° F 
IPLV do COP do Resfriador*: 9 
Temperatura mínima da água da 
torre: 4,4° C/40°F limitada pelo 
aquecedor de bacia para evitar 
o congelamento. 
Faixa de projeto de torre de 
resfriamento: 5,6° C/10° F 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 17 
Figura 8 
Os fatores de carga de 
refrigeração para modos 
econômicos comparados 
à base 
Todos os modos econômicos possibilitaram economias de energia de refrigeração acima do 
sistema de refrigeração de base. O desvio do ar-condicionado através do modo do trocador 
de calor do ar fornece o consumo de energia de refrigeração mais baixo em quase todos os 
climas com uma média de 381.385 kW/h. Isso representa uma economia de energia do 
sistema de refrigeração de 86% em comparação com o consumo médio de energia de 
refrigeração de base de 2.761.262 kW/h. O desvio do ar-condicionado através do modo da 
roda de calor do ar também oferece bom desempenho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Horas por ano – modo econômico completo 
Essa é quantidade de horas por ano que cada tipo de modo econômico opera a 100% em 
modo econômico. Essa análise tem como base um data center de 1 MW a 50% da carga 
de TI, localizado em St. Louis, MO, EUA (o número de horas é altamente dependente da 
geografia). O desvio do ar-condicionado através do modo econômico do ar ambiente direto 
proporciona o menor número de horas do modo econômico completo devido à umidade e às 
condições de ponto de orvalho exigidas no data center. O desvio do ar-condicionado através 
do modo econômico do trocador de calor do ar fornece 7.074 horas no modo econômico 
completo. 
 
 
Horas por ano – modo econômico parcial 
A operação em modo econômico parcial ocorre quando o modo econômico sozinho 
é incapaz de resfriar o data center devido às condições externas e precisa de assistência 
do compressor. Esse é um atributo muito importante para qualquer modo econômico, já 
que muito poucos locais no mundo permitem a operação de 100% do tempo em modo 
econômico. Em alguns locais, as horas do modo econômico parcial são muito maiores do 
que as horas do modo econômico completo, o que resulta em mais economia de energia 
produzida pela operação parcial. O desvio do ar-condicionado através do modo econômico 
do ar ambiente direto proporciona o menor número de horas do modo econômico parcial 
devido às condições de umidade exigidas no data center. 
 
 
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
Cooling load factor
CRACcompressorbypass
via secondcoilw/ evap
Air conditionerbypass via
direct freshairw/ evap
Basline
Packagedchillerbypass via
evaporative cooler
Chi llerbypass via heat
exchanger
Air conditionerbypass via
airheatwheel w/ evap
Air conditionerbypass via
airheat exchangerw/ evap
Cin
ga
pu
ra
Tó
qu
io
No
va
Yo
rk
Mo
sc
ou
Lo
nd
re
s
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 18 
PUE anual estimada 
A Eficácia do Uso da Energia (PUE) é a proporção de energia total usada para todo o data 
center em comparação com o total de energia usada pelos equipamentos de TI. Essa 
estimativa anual tem como base uma infraestrutura e energia comum. O desvio do 
compressor CRAC através do modo econômico da segunda serpentina fornece a PUE anual 
mais alta (ou seja, pior) de 1,39. O desvio do ar-condicionado através do modo econômico 
do trocador de calor do ar fornece a PUE mais baixa de 1,25 em St. Louis. 
 
Ao considerar todos os climas na Figura 8, o desvio do ar-condicionado através do modo 
econômico do trocador de calor do ar fornece a PUE mais baixa em aproximadamente todos 
os climas com uma média de 1,34. Isso representa uma conta de energia 30% mais baixa 
para todo o data center comparado à PUE média (1,92) um sistema de base. 
 
 
 
Há vários fatores que influenciam o número de horas do modo econômico disponível com um 
modo econômico particular. O fator dominante é a localização geográfica do data center. No 
entanto, o projeto e os pontos definidos do sistema de refrigeração do data center também 
exercem uma forte influência. 
 
 
Localização geográfica 
O uso de um modo econômico é completamente dependente da localização geográfica do 
data center. As condições sazonais do local definirão se usar um modo econômico é mesmo 
prático. A ASHRAE, o Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) e a Administração 
Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) são apenas algumas fontes que fornecem dados 
sobre o clima para avaliação do número de horas do modo econômico disponíveis. Esses 
dados são geralmente chamados de "dados do depósito", já que os dados climáticos são 
armazenados em intervalos de temperatura. Ao usar os dados climáticos de um determinado 
local, o número de horas do modo econômico pode ser calculado. 
 
 
Pontos definidos do sistema de refrigeração 
Há essencialmente duas formas de aumentar as horas do modo econômico: 1) mover o data 
center para um clima mais frio e 2) aumentar a temperatura de entrada do servidor. 
A primeira opção é obviamente impraticável para os data centers existentes. A segunda 
opção é possível e está atualmente sendo implementada em data centers novos e já 
existentes. Na verdade, a versão 2008 do Padrão TC9.9 da ASHRAE aumentou a 
temperatura de entrada máxima do servidor (lâmpada seca) de 25° C (77° F) para 27° C 
(80,6° F). No entanto, o aumento da temperatura de entrada de TI depende de como os 
fluxos de ar frio e quente são separados. 
 
 
Separação dos fluxos de ar quente e frio 
Os fluxos de ar quente e frio em data centers típicos tendem a se misturar significantemente 
devido a falha no layout do rack e às práticas de gerenciamento do ar. Se os pontos 
definidos de refrigeração são aumentados para 27° C (80,6° F) nesse cenário, até 
o momentoem que o ar chegasse na entrada, a temperatura estaria perto dos 32° C (90° F). 
Isso acontece porque é comum ver pontos definidos do sistema de refrigeração 
significantemente abaixo da temperatura de entrada do servidor desejada. 
 
Para aumentar os pontos definidos do sistema de refrigeração e, portanto, as horas do modo 
econômico, os fluxos de ar quente e frio devem ser separados. Isso pode ser alcançado com 
sistemas de contenção de corredor frio ou de corredor quente. No entanto, a contenção de 
Fatores que 
afetam 
a operação 
de modo 
econômico 
Impacto da Contenção em 
Corredores Quentes e Frios 
sobre a Temperatura 
e a Eficiência do Data Center 
Link para a fonte 
White Paper 135 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 19 
corredor quente resulta em substancialmente mais do modo econômico e, portanto, 
é sempre preferida para novos projetos. Esse tópico é discutido com mais detalhes no White 
Paper 135, Impacto da Contenção de Corredor Frio na Eficiência e Temperatura do Data 
Center. Qualquer data center que usa um modo econômico notará um grande ganho 
de eficiência quando for usado um sistema de contenção. Geralmente não é uma 
boa ideia investir em um modo econômico sem primeiro investir em um sistema 
de contenção. 
 
 
 
Historicamente, os modos econômicos foram vistos como um recurso de economia de 
energia adicional que complementa o sistema de refrigeração principal. A maioria dos 
projetos é criada para que o modo econômico possa ser desligado, e o data center possa 
funcionar em modo de refrigeração básico. No entanto, os projetos de data center são 
otimizados para que o modo econômico torne-se o modo de operação predominante, 
algumas novas possibilidades abrem caminho para melhorar mais os benefícios econômicos 
do data center: 
 
1. Se um projeto permite o uso do modo econômico parcial mesmo sob condições do 
pior caso, como quando o sistema do compressor principal nunca é necessário para 
usar a carga completa do data center, então, existe a possibilidade de reduzir 
o tamanho do sistema do compressor principal, economizando e melhorando 
a eficiência. 
2. Se um projeto permite o uso do modo econômico completo mesmo sob condições do 
pior caso, então é possível considerar a remoção completa do sistema do compressor 
principal e operar o data center sempre em modo econômico. 
3. Se um projeto permite o uso do modo econômico completo, exceto por algumas 
condições do pior caso, então é possível considerar a substituição dos controles nos 
sistemas de TI para atender à carga de TI quando ocorrerem condições externas do 
pior caso, como quando o sistema do compressor principal pode ser eliminado. Tais 
controles podem limitar o desempenho do servidor com gerenciamento de energia 
agressivo ou ao mover as cargas de TI para um local diferente 
 
Implementar características de projeto que reduzem ou eliminam o uso de um sistema de 
compressor pode levar a sistemas de refrigeração de data center altamente eficientes. 
O White Paper 136, Módulos de refrigeração de ultra-alta eficiência para grandes data 
centers, discute uma nova abordagem para data centers de refrigeração que usa metade 
da energia dos métodos tradicionais e ainda fornece maior escalabilidade, disponibilidade 
e facilidade de manutenção. 
 
Eliminação 
ou redução 
dos modos 
econômicos 
em sistemas 
de refrigeração 
Módulos de refrigeração 
de ultra-alta eficiência 
para grandes data centers 
Link para a fonte 
White Paper 136 
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 20 
 
 
No passado, os modos econômicos do sistema de refrigeração não foram considerados 
de forma séria na maioria dos data centers. Isso se deu amplamente devido ao custo mais 
baixo da eletricidade, temperaturas de entrada dos equipamentos de TI mais baixas 
e a ausência de regulamentações para emissão de carbono. Hoje, os padrões, como 
o Padrão ANSI/ASHRAE 90.1-2010, e as regulamentações, como o Comitê de Redução 
de Carbono do Reino Unido, estão pressionando os data centers a reduzir o uso de energia. 
Certos modos econômicos são um meio eficaz de reduzir o uso de energia em muitos climas. 
Os operadores de data center estão descobrindo que, em alguns climas, os modos 
econômicos podem operar como sistema de refrigeração principal, permitindo que o sistema 
mecânico sirva como modo secundário ou de backup. 
 
Em determinados climas, alguns modos econômicos podem economizar mais de 70% dos 
gastos anuais de energia do sistema de refrigeração, o que corresponde a uma redução de 
mais de 15% na PUE por ano. No entanto, com pelo menos 15 tipos diferentes de modos 
econômicos com definições imprecisas, estabelecer uma terminologia para descrever esses 
modos é essencial para comparar, selecionar ou especificar modos econômicos. 
A terminologia e as definições propostas neste documento, juntamente com as comparações 
quantitativas de qualitativas dos diferentes tipos de modo econômico, ajudam os designers 
de data centers a tomar decisões melhores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
John Niemann é Gerente da Linha de Produtos de Fileira e Produtos de Refrigeração de 
Sistemas de Pequeno Porte da Schneider Electric, e é responsável pelo planejamento, suporte 
e marketing dessas linhas de produtos. John comanda a gestão de produtos de todos os 
produtos de refrigeração InRow™ da APC desde 2004. Ele tem 12 anos de experiência em 
climatização. Sua carreira começou no mercado de climatização comercial e industrial, onde 
se dedicou a sistemas personalizados de tratamento e refrigeração de ar, com experiência 
concentrada na recuperação de energia e filtragem para ambientes críticos. Sua experiência 
em climatização abrange engenharia de aplicações, desenvolvimento, gestão de produtos 
e vendas técnicas. John integra a ASHRAE e a The Green Grid, e é formado em engenharia 
mecânica pela Universidade de Washington em St. Louis, no Missouri. 
 
John Bean Jr. é o Diretor de Inovação para Soluções de Refrigeração de Rack na American 
Power Conversion pela Schneider Electric. Anteriormente, John era Gerente de Engenharia 
da World Wide para Soluções de Refrigeração na Schneider Electric, desenvolvendo várias 
novas plataformas de produtos e fundando instalações de engenharia e laboratório nos EUA 
e na Dinamarca. Antes de entrar para a APC, John era o Gerente de Engenharia de outras 
empresas envolvidas no desenvolvimento e fabricação de soluções de refrigeração de 
missão crítica. 
 
Victor Avelar é Analista Sênior de Pesquisa do Centro de Ciência de Data Centers da 
Schneider Electric. Ele é responsável pelas pesquisas de projeto e operações de data centers 
e dialoga com os clientes a respeito de avaliação de práticas de projeto para aumentar 
a disponibilidade e a eficiência de seus ambientes de data center. Victor é bacharel em 
engenharia mecânica pelo Instituto Politécnico Rensselaer, e obteve seu MBA pelo Babson 
College. Ele é membro da AFCOM e da Sociedade Americana de Qualidade. 
Sobre os autores
Modos Econômicos dos Sistemas de Refrigeração de Data Centers 
 
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 132 Rev 0 21 
 
 
 
 
 
 
 
Os Diferentes Tipos de Equipamentos de Condicionamento 
de Ar para Ambientes de TI 
White Paper 59 
 
 Impacto da Contenção em Corredores Quentes e Frios sobre 
a Temperatura e a Eficiência do Data Center 
White Paper 135 
 
Módulos de refrigeração de ultra-alta eficiência para grandes data centers 
White Paper 136Recursos 
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