Tendencias de refrigeración del centro de datos: refrigeración de salas, filas y racks
Tendencias en la refrigeración de centros de datos de TI
Los centros de datos son algunos de los más intensivos en energía de todos los tipos de edificios, ya que consumen de 10 a 50 veces la energía por espacio de un edificio de oficinas comercial típico , según energy.gov . En conjunto, los centros de datos representan aproximadamente el 2% del uso total de electricidad de EE . UU .
Gran parte de ese 2% se dedica a evitar que los servidores se sobrecalienten. Algunos informes muestran que alrededor del 40% del consumo de energía de un centro de datos se destina a alimentar sus sistemas de refrigeración y ventilación, y esos costos sin duda aumentarán a medida que aumenten la energía requerida por los servidores, las tarifas eléctricas y las densidades de energía.
Lea aquí: Refrigeración del centro de datos: los mejores métodos para diferentes necesidades
¿Son los métodos de enfriamiento de hoy capaces de abordar las realidades de los centros de datos del mañana?
De hecho, algunos de los métodos más tradicionales que se utilizan ampliamente en la actualidad no son muy eficientes y no se pueden escalar fácilmente para abordar las necesidades cambiantes del centro de datos .
Los métodos tradicionales no pueden mantenerse al día
El método tradicional para eliminar el calor del centro de datos es utilizar unidades de enfriamiento perimetrales que empujan el aire frío hacia arriba a través de un piso elevado, sin contención (por ejemplo, particiones o bloques de aire). Con este método, los acondicionadores de aire llevan aire frío al espacio y se mezclan con el aire caliente que se genera para eliminar los puntos calientes y llevar el espacio a la temperatura adecuada. Este método es efectivo solo mientras la energía utilizada para alimentar los sistemas de control del clima sea significativamente menor que el consumo de energía del equipo de TI instalado.
Pero, dado que las densidades de instalación se acercan, o incluso superan, los 20 kW por huella, el enfoque tradicional del control del clima no es suficiente: con cada vez más calor rechazado en el espacio del centro de datos, la alimentación de todos los ventiladores necesarios para soportar mayores cargas térmicas puede convertirse costo prohibitivo.
Sin embargo, existen soluciones que hacen un mejor trabajo de enfriamiento y son más rentables, para hoy y para soportar densidades de instalación más altas en el futuro.
Sala de servidores, fila de servidores y refrigeración de racks de servidores
Los sistemas más eficientes de la actualidad apuntan intencionalmente al calor en el espacio del centro de datos, las filas de racks o las huellas individuales. Las estrategias de eliminación de calor específicas minimizan la mezcla de aire en el espacio de TI al ubicar los sistemas de control de clima mucho más cerca de las fuentes de calor. Este enfoque también es escalable, lo que hace posible que los centros de datos se adapten de manera rentable a instalaciones de mayor densidad.
La principal diferencia entre la refrigeración por habitaciones, en hileras y en bastidores es la forma en que distribuyen y controlan el flujo de aire a las fuentes de calor.
Basado en habitaciones (CRAH y CRAC)
A diferencia del método de enfriamiento tradicional «sin contención» que mezcla aire frío y caliente para lograr la temperatura adecuada, el enfriamiento basado en salas de hoy utiliza una orientación de pasillo frío / pasillo caliente para dirigir el flujo de aire para una máxima eficiencia.
- Los sistemas de contención de pasillo frío (CAC) suministran aire frío a los equipos de TI; recogiendo calor a medida que pasa a través de los electrodomésticos, sale por la parte posterior y entra en el pasillo caliente, asciende a través del pasillo caliente o en los espacios del pleno del techo, regresa a la unidad CRAC y regresa al piso
- Los sistemas de contención de pasillo caliente (HAC) extraen el aire caliente que proviene de los gabinetes de rack, lo empujan hacia un pleno del techo donde las tuberías lo llevan a una unidad de enfriamiento y luego lo devuelven al espacio como aire enfriado. Los sistemas HAC también se pueden instalar sin piso elevado
Inconvenientes : con este método, el flujo de aire puede verse restringido por el propio espacio o los objetos dentro del espacio, como la altura del techo, la disposición de los estantes, las obstrucciones y más. Además, algunas de las vías de aire del manipulador de aire de la sala de computadoras (CRAH) pierden la fuente de calor por completo y regresan al CRAH sin haberle aplicado aire frío, lo que deja parte de la capacidad CRAH sin usar.
Mejor aplicación : la refrigeración basada en salas no contenida a menudo está indicada para nuevos centros de datos, y HAC puede prevenir los problemas mencionados anteriormente. En los centros de datos existentes con enfriamiento de piso elevado en la sala, a menudo se recomienda CAC porque es más fácil de implementar que HAC.
Costo : el método basado en habitaciones puede ser el menos costoso de todos los que se analizan en esta publicación, porque se necesitan menos unidades de enfriamiento en comparación con otros métodos, y se necesitan menos tuberías para dirigir el aire. Los costos generales del enfriamiento basado en la sala generalmente disminuirán cuando aumenta la densidad de energía, si la huella general del centro de datos se reduce debido a esa mayor densidad.
Uso de energía : el enfriamiento en la habitación que no usa la contención de pasillo podría consumir más energía porque el sistema debe mover más aire en distancias más largas y las unidades CRAH necesitan mezclar el aire dentro de la habitación para evitar puntos calientes. El uso de HAC para contener y focalizar el calor puede reducir el consumo de energía.
Enfriamiento de hileras
Un diseño de enfriamiento basado en hileras ofrece un enfriamiento más cercano a las necesidades reales de hileras específicas. A veces denominado enfriamiento en línea o en fila, este método suele ser más eficiente que el enfriamiento de la sala porque las rutas del flujo de aire son más predecibles que cuando se utilizan sistemas basados en la sala: son más cortos y están más claramente definidos. Debido a que la longitud del flujo de aire reduce la potencia del ventilador requerida del CRAH, la eficiencia aumenta.
Mejor aplicación : el enfriamiento en hileras es a menudo la mejor opción para los nuevos centros de datos con densidades de instalación proyectadas que exceden los 15 kW por gabinete, más allá de la capacidad de los sistemas tradicionales basados en salas. El enfriamiento por hileras se puede implementar sin un piso elevado; para los centros de datos existentes, la refrigeración por filas suele estar indicada para cargas de mayor densidad.
Costo : el sistema basado en filas tiene un costo ligeramente más alto que el basado en habitaciones porque normalmente requiere más unidades de refrigeración y más tuberías. El costo disminuye a medida que aumenta la densidad de potencia del rack.
Uso de energía: los costos de refrigeración por hileras suelen ser más bajos que los de refrigeración por sala porque la cantidad de aire frío aplicado coincide con el calor que se genera. Y, debido a que no hay un flujo de aire «innecesario», el consumo de energía del ventilador es mucho menor que el asociado con la refrigeración por habitación.
Refrigeración del bastidor del servidor
En este método, las unidades CRAH están dedicadas a los racks y se pueden montar directamente en los racks de TI o dentro de ellos. Las trayectorias del flujo de aire son incluso más cortas que las de la refrigeración por hileras, y el flujo de aire no se ve afectado por los objetos dentro de la habitación o por las limitaciones de la habitación (puertas, ventanas, rampas, etc.). Debido a esto, toda la capacidad del Se puede utilizar CRAH, lo que permite densidades de potencia de hasta 50 kW. La longitud reducida de las rutas de flujo de aire también reduce la potencia necesaria para el ventilador CRAH, lo que aumenta aún más la eficiencia.
Inconvenientes : este enfoque requiere una gran cantidad de unidades de aire acondicionado y más tuberías en comparación con los otros enfoques, especialmente a una densidad más baja.
Mejor aplicación: la refrigeración basada en racks se utiliza normalmente en los tamaños de los centros de datos donde se necesita refrigeración para racks independientes de alta densidad .
Costo : el costo del enfriamiento basado en rack es más alto que el basado en salas y en filas en densidades de rack más bajas debido al aumento en la cantidad de unidades de enfriamiento.
Uso de energía : los costos de refrigeración basados en racks son más altos a bajas densidades debido al aumento en el número de unidades de refrigeración, que requieren un mayor consumo de energía para mover el aire y el agua. A medida que aumenta la densidad de potencia del rack, los costos de energía disminuyen.
Los sistemas de refrigeración basados en salas, filas y bastidores son todos adecuados para los diferentes requisitos del centro de datos; Sin embargo, en términos generales, los sistemas basados en filas y en racks son adecuados para instalaciones de alta densidad y basados en salas para la refrigeración (con contención) de centros de datos más grandes. Para comprender qué tipo será más eficiente para usted hoy y en el futuro, a medida que aumenten las densidades y los costos de energía, busque la guía de un experto en gabinetes y sistemas de enfriamiento para ayudarlo a identificar la solución adecuada para sus necesidades.
Si está considerando aumentar las densidades de instalación, los componentes basados en filas lo llevarán a densidades más altas. El paquete de refrigeración líquida (LCP) de Rittal, que proporciona sistemas para soportar el control de clima basado en filas o en racks, está a la vanguardia de las nuevas tecnologías, brindando a los clientes la mejor combinación de ingeniería, flexibilidad y eficiencia. Descargue nuestra guía, “Sistemas de enfriamiento LCP de paquete de enfriamiento líquido” para obtener más información sobre las ventajas de nuestros sistemas basados en filas y en bastidores.
Fuente: Blog Rittal
temperatura interna de un gabinete a la temperatura máxima del ambiente o por debajo ésta. Estos equipos pueden tener una base tradicional de refrigerantes o un diseño con base termoeléctrica. También pueden eliminar humedad del gabinete, que es benéfico para algunas aplicaciones. Los intercambiadores térmicos siempre permitirán que la temperatura interna del gabinete sea menor que la temperatura del entorno. En un circuito cerrado de enfriamiento, la integridad en el sellado del gabinete mantendrá la temperatura, ya sea con un equipo de aire acondicionado o con intercambiadores térmicos, protegiendo al equipo de suciedad, polvo, aire corrosivo y lluvia transportada por el viento. Cualquier agujero o muesca en el gabinete deben ser cubiertos por un equipo del mismo (o mayor) tipo de clasificación. El gabinete toma su certificación del componente con clasificación más baja que ingrese en el mueble. Los circuitos cerrados de aire acondicionado e intercambiadores térmicos se encuentran disponibles con las mismas certificaciones necesarias para mantener la calificación original y la integridad del gabinete. Comparado a sistemas de circuitos abiertos de enfriamiento, los sistemas de circuitos cerrados son más largos y pesados, con un costo inicial más alto y tienen un mayor consumo de energía.
Si el gabinete puede operar por encima de la temperatura máxima ambiental y no se requiere control de humedad, la opción adecuada es el intercambiador térmico. Los intercambiadores térmicos son productos intrínsecamente más sencillos, ya que el ventilador es el único dispositivo que se mueve. Normalmente están disponibles para modelos de encendido AC de 115 V o 230 V y modelos de encendido DC. Los modelos DC tienen la ventaja de controlar la velocidad del ventilador, de esta manera el intercambiador térmico marcha con más eficiencia cuando la carga térmica disminuye.