Cómo climatizar un data center con HVAC

La habitación en la que se albergan los servidores de un data center se convertirá en un que tendrá que estar monitorizada constantemente. La maquinaria va a soltar mucho calor con su funcionamiento, con lo que a algún lugar hay que enviar ese calor y de alguna forma hay que refrigerar la sala. De la misma forma que lo es la eficiencia de los servidores, su maquinaria, y la potencia eléctrica, la refrigeración de centro de datos es crucial para el correcto funcionamiento del servicio que se presta y se ofrece.

Ha habido experimentos extremos para refrigerar de forma eficiente un data center. Uno de ellos es el proyecto de Microsoft de sumergir en el propio mar un contenedor lleno de servidores con los cuales ofrecen servicio online. La idea es usar el propio agua del océano para poder enfriar los servidores y que no se sobrecalienten. El resultado fue una bajada en la cantidad de mantenimiento y de errores, con lo que meter en el mar servidores para que no se calienten es una posibilidad para las empresas que pueden desplazar todos sus servidores y sumergirlos en el mar.

Pero a la hora de la verdad hay que climatizar el data center con los métodos ya probados. Está el método de refrigeración HVAC, el más usado por los data centers profesionales. Abajo os explicamos de forma simplificada cómo funciona.

La necesidad del método HVAC

El aire acondicionado de un centro de datos está diseñado para el enfriamiento constante con una intensidad de enfriamiento muy alta debido a la alta sensibilidad de los servidores. Requieren que la temperatura, humedad, movimiento del aire y limpieza del aire se mantengan constantes y dentro de límites específicos para evitar fallos del equipo. Como los centros de datos son espacios cerrados que generan mucho calor, y no vale con usar ventiladores o aires acondicionados domésticos.

Planificando el centro de datos

Durante la planificación del sistema de refrigeración, se tienen en cuenta los siguientes factores:

• Fugas de aire y humedad: Es necesario asegúrese de que el centro de datos no esté ubicado debajo de ninguna habitación que pueda causar fugas de agua o humedad en el centro de datos. Hay que quitar la fontanería de la habitación excepto la plomería de los sistemas de extinción de incendios y calefacción, ventilación y aire acondicionado. Hay que evitar las ventanas que se abran al exterior de la instalación.
• Contaminantes: Hay que aislar el centro de datos de las actividades que podrían contaminar el aire. La entrada de aire del centro de datos debe de estar limpia limitando los polvos, gases y vapores para que entren dentro de los límites definidos para los entornos del centro de datos. Lo ideal es que sea en una habitación interior sin que ninguna de las paredes sea parte de la fachada exterior del edificio.
• Accesos: Debe de haber un acceso adecuado al centro de datos desde el muelle de carga, el montacargas u otras entradas de equipos.
• Seguridad: Se necesitan puntos de entrada seguros al centro de datos para que solo el personal adecuado tenga acceso al equipo. Las puertas de acceso deben de tener mecanismos de bloqueo seguros que puedan permanecer operativos durante un corte de energía.
• Temperatura y humedad de la habitación: la sal debe de tener el equipo de aire acondicionado requerido para enfriar adecuadamente los sistemas y un sistema de alarma automático para notificar al personal si la temperatura o la humedad exceden los umbrales especificados.
• Flujo de aire: Hay que revisar el flujo de aire de admisión y escape de los sistemas y de que facilite el enfriamiento del equipo.
• Elevación del suelo: Hayq ue diseñarlo para maximizar el acceso y para soportar equipos y cables.
• Altura del techo: La altura del techo debe de ser la adecuada para acomodar un bastidor de equipo de dos metros.
• Espacio en el pasillo: Un espacio adecuado en la parte delantera y trasera de los gabinetes y racks para permitir el servicio sin obstrucciones de los sistemas y el paso libre para el personal. Hay que mantener un mínimo de 120 centímetros en el frente y 90 en la parte trasera.
• Sala de expansión: es posible que el centro de datos deba crecer y hay que hacer posibles las expansiones.

Suministros eléctricos

El diseño de un sistema de energía eléctrica debe garantizar que se proporcione energía adecuada a cada servidor, aire sistema de acondicionado y todos los periféricos en todo momento. Hay que minimizar las longitudes de los alimentadores cuando se planifica. La infraestructura de energía debe estar diseñada para proporcionar suficiente redundancia, eliminar todos los puntos únicos de falla y permitir el aislamiento de un solo sistema para cuando se precise hacer pruebas o mantenimiento sin que afecte la potencia suministrada a otros sistemas.

Es importante asegurar múltiples fuentes de energía cuando sea posible. Se sugiere conectar a cada fuente de alimentación principal a un cable de alimentación común de una red eléctrica que pueda suministrar energía a todos los sistemas, y conectar otro cable de alimentación de una red eléctrica diferente a las fuentes redundantes. Si una red de energía primaria se desconecta, una red de energía de respaldo proporcionará energía a los suministros redundantes para mantener los sistemas en funcionamiento.

Requisitos de energía estimados de un data center

Una medida conveniente de la densidad de potencia del centro de datos son los vatios por pie cuadrado (WPSF) de área de piso. Las prácticas actuales de la industria estiman los requisitos de energía en un promedio de 50 a 150 WPSF, pero a medida que los servidores y los sistemas de almacenamiento se vuelven cada vez más potentes y compactos, ejercen una mayor presión sobre la instalación eléctrica.

Siempre es son necesarios más requisitos de energía para el sistema HVAC. Una práctica estándar es agregar un 70% a las necesidades totales de energía de los equipos de TI.

Calidad de la energía

El equipo electrónico es extremadamente sensible a interrupciones o fluctuaciones de energía. Estas impurezas eléctricas pueden interrumpir e incluso estropear equipos electrónicos sensibles. Los descargadores de sobretensión y los sistemas interactivos en línea a menudo proporcionan suficiente acondicionamiento de energía para los servidores y deben incluirse como parte del sistema eléctrico.

Energía de emergencia

Hay muchas formas de asegurarse la energía en caso de problemas eéctricos:

• Una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) en línea y un generador de energía de respaldo proporcionan una buena solución para obtener una fuente de alimentación ininterrumpida.
• El SAI en línea filtra, acondiciona y regula la potencia. Protege los sistemas de voltajes fluctuantes, sobretensiones y picos, así como del ruido que pueda haber en la línea eléctrica.
• La batería de respaldo para el UPS debe ser capaz de mantener la carga crítica del centro de datos durante un mínimo de 15 minutos durante un corte de energía. Este tiempo es suficiente para transferir energía a una alimentación alternativa o al generador de energía en la mayoría de casos. El generador de energía de respaldo debe poder cumplir con los requisitos de energía del equipo de IT, HVAC y auxiliares esenciales; e incluir un equipo de conmutación de distribución de energía dual con conmutación de transferencia automática.
• Para compensar la posibilidad de una falla del generador, los diseñadores de sistemas de energía a menudo incluyen un generador temporal como respaldo secundario.

Coneción a tierra

El diseño de la conexión a tierra debe abordar tanto el servicio eléctrico como el equipo instalado. Un sistema de puesta a tierra correctamente diseñado debe tener una impedancia tan baja como sea prácticamente posible para el funcionamiento adecuado de los dispositivos electrónicos, así como para la seguridad. Es importante utilizar una tierra continua y dedicada para todo el sistema de energía para evitar un diferencial de tierra entre varias tierras.

Cuando se trabaja con la instalación eléctrica, es necesario usar una muñequera antiestática para no quemar los componentes.

Seguridad física y protección contra incendios

Dependiendo de la regulación nacional o local del lugar en el que se instala el centro de datos, se debe colocar un interruptor de apagado de emergencia en cada punto de entrada al centro de datos, que aislará la energía a
todos los sistemas informáticos, UPS y HVAC. El interruptor debe estar claramente etiquetado y sin obstrucciones. Se debe utilizar un gas inerte como FM 100 o argón como agente de extinción de incendios. Hay que tener siempre un detector de humo junto con una alarma.

Control de energía de emergencia

Es necesario tener un interruptor de alimentación principal que puede desconectar todos los equipos electrónicos del centro de datos en cada punto de entrada al centro de datos. El interruptor principal debe desconectar la alimentación de todos los sistemas informáticos y equipos electrónicos relacionados, equipos HVAC, UPS y baterías. También se aceptan múltiples desconexiones para partes separadas de los sistemas de energía, pero en ambos casos, los interruptores deben estar sin obstrucciones y claramente marcados.

Control de humedad y temperatura HVAC

El equipo del centro de datos genera una gran cantidad de calor en un área relativamente pequeña. Esto se debe a que cada vatio de potencia utilizado por un sistema se disipa en el aire en forma de calor. A menos que se elimine el calor, la temperatura ambiente aumentará, eventualmente más allá de las especificaciones de diseño, lo que provocará fallas en los equipos electrónicos. el sistema HVAC está controlado por su sistema de aire acondicionado, que precisa de los siguientes cinco factores.

El equipo informático

El tipo de equipo influye enormemente en la elección de la infraestructura de refrigeración. Hay dos tipos de servidores comunes: los de montaje en bastidor y los servidores blade.

Los montados en rack están contenidos en una caja horizontal de “1U a 5U” de altura. “U” es una medida de la altura del bastidor que equivale a 1,75 “(44,45 mm). Los beneficios de los servidores en rack son que ofrecen un uso eficiente del espacio del piso y una administración más fácil de cables y servidores. Un armario para servidores en rack ofrece la flexibilidad de utilizar servidores de diferentes fabricantes.

Los servidores en blade son unidades de procesamiento plug-and-play con fuentes de alimentación, fuentes de alimentación, ventiladores, cableado y almacenamiento compartidos. Al comprimir grandes cantidades de capacidad informática en pequeñas cantidades de espacio, los servidores blade pueden reducir drásticamente los requisitos de espacio en el piso del centro de datos. Como contra, elevan las densidades de energía por encima de los 15 kW por rack, lo que aumenta los niveles de calor del centro de datos.

Es necesario saber comprender los beneficios de cada uno y saber cuál es el que mejor se aproxima a nuestras necesidades y posibilidades. De una forma simplificada, los servidores en rack son para grandes equipos mientras que los servidores en blade son ideales para PYMES.

El diseño de configuración de equipos

El flujo de aire a través de los servidores es importante para una disipación de calor eficaz. Se ve afectado por muchas variables, incluida la construcción del gabinete y la puerta, el tamaño del gabinete y la disipación térmica de cualquier otro componente dentro del gabinete.

Un problema común es un servidor que se coloca de modo que su aire caliente de escape se dirige al aire de entrada de otro servidor, precalentando así el aire de entrada del segundo servidor. Otro problema es que los servidores a veces se montan en gabinetes que restringen excesivamente el flujo de aire. Esto puede ocurrir porque los gabinetes tienen aberturas inadecuadas en las puertas delantera y trasera o espacios libres inadecuados entre el equipo y las puertas de los gabinetes. Los servidores requieren que las puertas del gabinete frontal y posterior estén abiertas al menos en un 63% para un flujo de aire adecuado. Además, se debe mantener un espacio libre mínimo de 1.5 pulgadas entre los sistemas y las puertas delantera y trasera de un gabinete. Por último, está que se monte un cabineta encome de un dispositivo que genera mucho calor.

La ubicación del equipo HVAC y el diseño del sistema también son importantes. ASHRAE recomienda colocar los racks del equipo de acuerdo con el diseño Pasillo caliente-Pasillo frío, lo que significa alinear los racks del equipo de TI en filas, de modo que los frentes de los gabinetes miren hacia el pasillo frío y el escape se dirija al pasillo caliente. Este tipo de diseño minimiza la mezcla de aire frío y caliente y maximiza la disipación de calor. Se debe proporcionar un espacio libre frontal mínimo de 1,2 metros para la instalación del equipo. Se debe proporcionar un espacio libre trasero mínimo de 2 pies para el acceso de servicio. Se recomienda un espacio trasero de 91 centímetros.

Sistemas de enfriamiento

La configuración de diseño más común es el sistema de suministro por suelo radiante que se basa en un piso elevado con equipos de aire acondicionado (unidades CRAC) ubicados alrededor del perímetro de la habitación. Este modelo tiene las siguientes funcionalidades:

• Las unidades CRAC bombean aire frío al vacío del piso.
• Las rejillas de ventilación en el piso entregan aire frío al frente de los racks enfrentados (pasillo frío).
• El aire caliente se escapa por la parte posterior del bastidor hacia el pasillo caliente donde devuelve el aire a la unidad CRAC.

La colocación de las rejillas es muy importante. Si configura su habitación en el diseño incorrecto, es decir. Todos los racks miran en la misma dirección, el aire caliente de la parte posterior de un rack será aspirado hacia el frente de los racks de la siguiente fila, provocando que se sobrecaliente y finalmente falle. Se deben instalar sensores de temperatura y humedad para monitorear la temperatura y la humedad de la sala de servidores o del centro de datos para evitar daños en el servidor.

Refrigeración en fila

El enfriamiento en filas utiliza unidades de enfriamiento que se montan directamente dentro de las filas de racks entre los gabinetes. Esta configuración asegura un enfriamiento localizado directamente en la parte frontal de cada rack y proporciona una capacidad de disipación de calor muy alta. Cuando se usa junto con sistemas de contención, esta disposición es capaz de proporcionar al menos 20 kW a 30 kW de enfriamiento por gabinete.

Las soluciones “In-Row” se utilizan en las aplicaciones específicas para las que fueron concebidas, pero tienen ciertas desventajas. Su fiabilidad queda reducida debido a una serie de puntos de falla potenciales, el acceso a una unidad de enfriamiento es limitado debido a su ubicación entre los gabinetes, y las unidades de enfriamiento consumen espacio en el piso, generalmente un tercio del ancho de un gabinete.

Los niveles de servicio: cuán crítico es el centro de datos

Dado que los centros de datos operan sin descanso, el sistema de enfriamiento debe diseñarse para adaptarse a la extracción continua de calor y considerar la redundancia en el diseño para continuar la operación de la instalación durante un evento de falla. Es importante obtener el nivel de redundancia correcto para la empresa a fin de garantizar que sea eficaz, pero no excesivo. Deben de incluirse a la hora de diseñar el sistema HVAC y cumplir con lo siguiente:

• Selección de equipo con miras a la durabilidad, confiabilidad y facilidad de mantenimiento
• Aperturas para que se entregue e instale el componente de mayor tamaño;
• Acceso ininterrumpido a todos los componentes de HVAC que requieren servicio
• Disponibilidad local de componentes y existencias de todos los artículos
• Personal de servicio local capacitado y calificado por el fabricante de la unidad de A / C de la sala de ordenadores.

El presupuesto / costo de una fuente de enfriamiento

Hay que tener en cuenta si se enfriará el centro de datos mediante unidades de expansión directa o agua fría. El presupuesto suele dictar la solución de refrigeración adoptada. Los sistemas de expansión directa comprenden compresores individuales dentro de cada una de las unidades de distribución de aire en el centro de datos. El coeficiente de rendimiento para estos sistemas varía entre 2,5 y 4, pero generalmente son menos costosos para los costos de instalación iniciales. Los sistemas de agua enfriada ofrecen una eficiencia energética muy alta y pueden operar con un coeficiente de rendimiento mayor que 7. Estos también permiten una excelente eficiencia de carga.

Sin embargo, son una opción mucho más cara en comparación con DX. Desde el punto de vista del costo operativo de energía y mantenimiento, la opción de agua helada es mucho más rentable. Desde el punto de vista del costo inicial de suministro e instalación, la solución de expansión directa a menudo será la opción recomendada, a menos que no lo hagamos físicamente. Hay que tener suficiente espacio para colocar toda la TI en el espacio disponible

Cumplimiento de leyes ecológicas

El centro de datos es un gran consumidor de energía tanto para impulsar el equipo de TI como para el sistema de enfriamiento. La factura de energía del centro de datos es a menudo la mayor parte de los costos operativos generales y es cada vez más una parte visible del costo de entrega de TI. consumido por el equipo de procesamiento de datos es bastante constante durante todo el año, se atribuyen considerables ineficiencias a los sistemas de refrigeración como el aire acondicionado trabajando constantemente, equipos de enfriamiento no alineados, o la alta mezcla de flujos de aire frío y caliente.

Reducir el consumo de energía de un centro de datos no es sencillo. Existen acciones para garantizar la mejora de la eficiencia y que la confiabilidad no se vea comprometida en el proceso:

• Organizar los racks del servidor en una configuración de pasillo frío y caliente. Instalar los racks para lograr un patrón de flujo de aire de adelante hacia atrás que extraiga el aire acondicionado de los pasillos fríos ubicados frente al equipo y expulse el calor a través de los pasillos calientes detrás de los racks.
• Comprar servidores y equipos HVAC que cumplan con los requisitos de eficiencia de Energy Star.
• Agrupar los equipos con densidades de carga de calor y requisitos de temperatura similares. Aislar el equipo por los requisitos ambientales de temperatura y humedad permite que los sistemas de enfriamiento se controlen a los puntos de ajuste que consumen menos energía para cada ubicación.
• Consolidar las redundancias del sistema de TI. Considere una fuente de alimentación por rack de servidores en lugar de proporcionar fuentes de alimentación para cada servidor. Para un nivel de redundancia dado, las fuentes de alimentación integradas montadas en bastidor funcionarán con un factor de carga más alto (potencialmente 70%) en comparación con las fuentes de alimentación de servidor individual (20% a 25%). Este aumento en el factor de carga de la fuente de alimentación mejora enormemente la eficiencia de la fuente de alimentación.
• Implementar cortinas y conductos para la separación absoluta del aire caliente y frío, evitando así cualquier cortocircuito.
• Maneja los cables y las penetraciones de forma que se junten los cables con ataduras, e instalar cepillos o colocar almohadas sobre cualquier penetración dentro del piso elevado.
• Minimizar los niveles de iluminación e instale sensores.
• Instigar la administración sistemática del sitio y las fallas y monitorizar las tendencias de energía y enfriamiento.
• Las ganancias de calor solar a través de las ventanas deben eliminarse encerrando las ventanas existentes con una barrera aislante. Además, cualquier espacio que permita una infiltración / exfiltración innecesaria debe sellarse y eliminarse.
• Eliminar la infiltración innecesaria sellando cualquier espacio en las paredes y el piso.
• Implementar tecnología de enfriamiento gratuito para utilizar condiciones de temperatura y humedad ambiente bajas.
• Realizar una encuesta CFD. Esto identificará exactamente qué tan bien está funcionando su sistema de enfriamiento y mostrará cómo se pueden hacer cambios para optimizar el sistema.

Diseño del sistema de enfriamiento HVAC

Las técnicas de enfriamiento y disipación de calor son temas extremadamente importantes cuando se trata de diseñar y operar un centro de datos. En muchos casos, los diseños de sistemas no satisfacen las expectativas de los clientes en términos de confiabilidad y disponibilidad. Quizás ingenuamente, a menudo se le da demasiada importancia a la energía y la disponibilidad de la red sin que se aplique lo mismo a los sistemas de aire acondicionado.

Los diseños de infraestructura a menudo no cumplen con las expectativas porque el mismo nivel de confiabilidad / redundancia en muchos casos no se aplica a todos los demás componentes de la infraestructura de soporte. Si bien muchas personas entienden que solo una breve interrupción en el suministro de energía al equipo de computación puede significar la pérdida de datos, lo que a menudo no se considera es que una interrupción en el sistema de enfriamiento puede ser igualmente devastadora.

Ganancias de calor

Cada elemento del hardware de un centro de datos necesita un suministro adecuado de aire de refrigeración para que se le suministre y se elimine el aire caliente. La mayor ganancia de calor en un centro de datos proviene de los servidores. Para un servidor, cada 1kW de entrada de energía normalmente disipa 1kW de calefacción o, en otras palabras, requiere 1kW de refrigeración. Un centro de datos típico puede tener cientos de racks en la habitación y cada rack puede tener hasta 42 servidores. Las ganancias de calor por pie cuadrado de área de piso serán significativas.

Además de los equipos informáticos, los otros elementos de ganancia de calor son las cargas solares de la envolvente del edificio (paredes, techo y ventanas), las cargas de aire de ventilación (presurización del edificio o personas), las fuentes de alimentación auxiliares (iluminación, equipos eléctricos como UPS, aparamenta y cables, etc.). La densidad de calor acumulada puede alcanzar los 300 vatios por pie cuadrado de superficie del suelo. Estas ganancias de calor deben tenerse en cuenta en la carga de enfriamiento, y se tratan más adelante bajo cargas de enfriamiento.

Temperatura y humedad relativa

Se recomiendan las siguientes condiciones ambientales:

• Temperatura de bulbo seco: 64,4 a 80,6 ° F
• Punto de rocío: 41,9 a 59ºF

La forma tradicional de especificar las condiciones de confort es mediante la temperatura ambiente y la humedad relativa (HR), pero para los centros de datos, las condiciones ambientales óptimas se especifican como la temperatura del aire de suministro de refrigeración a los servidores y la temperatura del punto de rocío (estrechamente relacionada con la humedad absoluta).

Efectos de la temperatura en el hardware del centro de datos

Los equipos del centro de datos gastan energía, lo que genera calor y requiere aire acondicionado para mantenerlos frescos y funcionando bien. Si la temperatura aumenta demasiado, el equipo comenzará a funcionar mal o se dañará, ya que los componentes internos comenzarán a hincharse y separarse entre sí (o simplemente a quemarse).

Otro parámetro importante que afecta la tasa de falla de los circuitos electrónicos es el síndrome de “tasa de aumento de temperatura”. El servidor y el equipo de red dependen de chips informáticos de alto rendimiento, que generan suficiente calor para dañarse a sí mismos y a los componentes cercanos. Cualquier dispositivo electrónico que pase de temperaturas bajas a temperaturas cálidas podría formar condensación de agua, poniendo en peligro los cortocircuitos eléctricos que disparan los disyuntores y provocan el mal funcionamiento.

Típicamente, la cifra aceptable de tasa de aumento es de aproximadamente 0,5 ° C / min. Este parámetro está directamente relacionado con el tiempo de respuesta del sistema de control del aire acondicionado. Aunque cuando la temperatura se mantiene dentro del rango aceptable de 65 a 80 ° F, una tasa aceptable de aumento de 0.5 ° C / min es el tiempo asociado con la secuencia de reinicio de la planta asociada con la planta de refrigeración principal después de una interrupción de energía o cambio de suministro de energía. .

Efectos de la humedad en el hardware del centro de datos

La humedad también debe controlarse para garantizar la funcionalidad continua en el centro de datos. Si el aire en el centro de datos es demasiado húmedo, el agua se puede condensar en los componentes internos y producir cortocircuitos. Si el aire está demasiado seco, un centro de datos corre el riesgo de una descarga electrostática, que también puede provocar cortocircuitos eléctricos.

Una carga estática es cuando se acumulan cargas similares en una sustancia y no se neutralizan inmediatamente con cargas opuestas. Si el potencial de un área cargada aumenta, se produce una descarga potente que puede dañar el equipo borrando la memoria, provocar descargas eléctricas y crear riesgos de incendio. La ESD se genera fácilmente y se disipa con menos facilidad en áreas donde la humedad relativa cae por debajo del 35%.

Humedad relativa o humedad absoluta

Normalmente, para aplicaciones de confort, la humedad de la habitación se controla en términos de humedad relativa (RH) y se especifica como 55 ± 5%. Pero para los centros de datos, el punto de rocío o la humedad absoluta se considera la medida preferida y más realista.

La humedad absoluta es una medida de la cantidad de agua en el aire independientemente de la temperatura, mientras que la HR expresada como un porcentaje mide la cantidad de agua en el aire a una temperatura dada. A medida que el aire se calienta, su volumen aumenta y, por lo tanto, la humedad relativa disminuye. Pero la humedad real o la humedad absoluta permanece igual.

La dificultad en el contexto de los centros de datos es que estas instalaciones manejan tanto aire caliente como aire frío. El aire frío fluye hacia la entrada del servidor, se calienta y se expulsa como un escape caliente. El contenido de agua de este aire no cambió durante este proceso, pero la humedad relativa del escape será menor que la del aire frío en la entrada. La ventaja de monitorear la humedad absoluta es que las condiciones de entrada y salida en el servidor son las mismas. Por esto, se puede colocar un sensor justo en la entrada del servidor sin necesidad de preocuparse por obtener una medición de humedad también en la salida. La humedad absoluta de un centro de datos, medida en gramos de agua por gramos de aire seco, debe mantenerse entre 0,006 y 0,011.

Una medida más familiar de la humedad absoluta es el punto de rocío; la temperatura a la que el agua en el aire comienza a condensarse (o la temperatura a la que la HR es del 100% para una masa de aire determinada). ASHRAE recomienda que la temperatura del punto de rocío para los centros de datos se mantenga entre 41,9 y 59ºF. Permite a los operadores del centro de datos estandarizar las mediciones de un lado del servidor a otro y gestionar mejor la variabilidad natural en los niveles de humedad exterior.

Aire de ventilación

Se requiere ventilación (suministro de aire exterior) dentro del espacio del centro de datos para presurizar y mantener condiciones de aire interior aceptables para los ocupantes. En este contexto, los requisitos de aire exterior deben estar de acuerdo con la Norma 62 de ASHRAE, que exige un mínimo de 15 CFM por persona. Sin embargo, en casi todos los casos en los que la introducción de aire exterior está destinada a la presurización, se puede esperar que los caudales necesarios sean superiores a los necesarios para mantener la calidad del aire interior.

Flujos de aire y su calidad

Para disipar las altas cargas de calor de los centros de datos, los sistemas de refrigeración deben hacer circular enormes cantidades de aire. Una carga de calor de 300 WPSF requiere una tasa de flujo de aire de 35 a 40 CFM por pie cuadrado de área del piso. Escalar esto hasta un centro de datos de 10,000 pies cuadrados requeriría una tasa de circulación de aire de 350,000 a 400,000 CFM. Esto es mucho aire y requerirá varios ventiladores y consumirá una cantidad considerable de energía.

Dado que las áreas del piso son limitadas; puede que no haya suficiente espacio para instalar el equipo de enfriamiento. La calidad del aire es igualmente importante para los circuitos electrónicos. El polvo es un gran enemigo que puede afectar negativamente el funcionamiento y la fiabilidad de los equipos de procesamiento de datos debido a las corrientes parásitas. Generalmente, se deben considerar dos factores en el control del polvo: presurización y filtración.

Presurización del aire

El centro de datos debe estar presurizado positivamente para reducir la infiltración de aire de las áreas circundantes. La estanqueidad al aire de las salas del centro de datos debe ser sólida y el grado de sobrepresurización debe ser suficiente para neutralizar la influencia de las fuerzas del viento, las diferencias de temperatura y los espacios de proceso circundantes que pueden ser operando bajo presión negativa. Se recomienda un nivel de presión positiva de 0.02 pulgadas de agua ± 0.01 como base para el diseño.

Como primer paso, el centro de datos debe ubicarse en el interior (no en el exterior), si es posible, de modo que las fuerzas del viento no lo influyan. En segundo lugar, se debe mantener la hermeticidad de la estructura para la presurización. Esto influye en el diseño del sistema de ventilación, así como en los costes de inversión y funcionamiento.

Todas las aberturas designadas, como las puertas o las aberturas no designadas, como los pequeños espacios de aire alrededor de los marcos de las puertas u otras grietas de penetración de conductos / tuberías, causarán fugas de aire. Esta fuga es compensada por el sistema HVAC distribuyendo los volúmenes controlados de flujo de aire de suministro, retorno y escape a la habitación.

Para lograr y mantener una presurización positiva en la Sala 1, P1> P2. El aire de suministro (SA1) debe ser mayor que el aire de retorno (RA1) más el aire de escape (EA1) .

SA1> (RA1 + EA1)
SA2 <(RA2 + EA2)
SA1 = (RA1 + EA1) + Q
SA2 + Q = (RA2 + EA2)

Q es la fuga (transferencia) de aire de la habitación 1 a la habitación 2, si ambas habitaciones están bien selladas, excepto por la abertura entre las habitaciones.

Flujo de aire a través de la abertura

La relación específica entre la presión diferencial de la habitación, el área de fuga de la habitación y el flujo de aire diferencial se expresa mediante la ecuación: Q = 2610⋅A ⋅ (ΔP) 0.5

• Q = caudal volumétrico CFM
• ΔP = caída de presión a través de la entrada de agua
• A = áreas de apertura grandes designadas, ft2
• 2610 = factor de conversión de unidad adimensional

Como se ve en el gráfico de arriba, el valor de presurización diferencial de una habitación con respecto a un área adyacente depende totalmente del flujo de aire diferencial de la habitación y del área de fuga de la habitación. Para lograr una presión diferencial (ΔP) de 0,008 pulgadas de agua para una habitación con un área de fuga de 0,75 pies cuadrados, la diferencia entre el suministro de aire de la habitación y el escape total de la habitación debe ser de 175 CFM. Para mantener un valor de presión diferencial de habitación específico, el flujo de aire diferencial de la habitación debe controlarse y mantenerse en el valor adecuado. Tenga en cuenta que ni el tamaño de la habitación ni sus dimensiones entran directamente en la relación de presurización de la habitación.

Cuanto más estrecha es la estructura, se necesita menos flujo de aire exterior para proporcionar la sobrepresión deseada en la habitación. Los costos operativos también se reducirán. Las peores áreas de fugas son los orificios de servicio y las grietas en la estructura y es esencial que se mantengan al mínimo.

Filtración

Todo el aire que ingrese al entorno del centro de datos se debe filtrar a al menos MERV 10 de acuerdo con la Norma ASHRAE 52.2 -1999, Tabla E-1, correspondiente a una eficiencia de mancha de polvo de al menos 50% con una arrestancia superior al 95%.

Puede ser necesaria una filtración de aire química o electrostática especial cuando las instalaciones estén expuestas a gases corrosivos, aire salado o condiciones inusuales de suciedad o polvo. Es importante asegurarse de que este requisito esté claramente identificado de antemano; de lo contrario, implementar tal requisito después de que el equipo se entregue al sitio podría requerir que los ventiladores se actualicen a un rendimiento estático más alto.

Necesidades de refrigeración para centros de datos

Unidades de medida

Una unidad estándar para medir el calor es la Unidad Térmica Británica (Btu). El calor producido o eliminado de los equipos y auxiliares del centro de datos se suele expresar como la cantidad de Btu generados en una hora (Btu / h). Los Vatios (W) también son un término que se usa para expresar calor. Un vatio equivale a 3.412 Btu / h. Por ejemplo, si utiliza 100 vatios de potencia, genera 341,2 Btu / h.

La capacidad del aire acondicionado también se mide en Btu / ho vatios. Los grandes sistemas de aire acondicionado están clasificados en toneladas. Una tonelada de aire acondicionado es una unidad de refrigeración equivalente a 12.000 Btu / ho 3,52 kW de energía térmica.

Cargas de enfriamiento

La estimación de las cargas de refrigeración requiere comprender la cantidad de calor producida por el equipo de TI y por otras fuentes de calor dentro del centro de datos. El requisito de enfriamiento total es la suma de las ganancias de calor de:

• Calor liberado en el interior del espacio: equipos de TI, UPS, distribución de energía, unidades de aire acondicionado, iluminación y personas.
• Envolvente del edificio: calor del techo, paredes y ventanas; la carga varía con el entorno exterior.
• Carga de aire de ventilación: aire exterior filtrado e infiltración; La carga varía con el entorno exterior.

Equipo de enfriamiento

Una vez calculada la carga de refrigeración, el siguiente paso es decidir la capacidad y el número de unidades de aire acondicionado. La capacidad del equipo de enfriamiento se especifica normalmente en BTU / hy a menudo se expresa en toneladas de refrigeración, donde una tonelada de refrigeración corresponde a una tasa de extracción de calor de 12.000 BTU / h. La clasificación de toneladas es muy subjetiva porque se basa en el enfriamiento total que se compone de “enfriamiento sensible” y “enfriamiento latente”.

La capacidad de enfriamiento indicada para una unidad de confort suele ser su capacidad de enfriamiento total (es decir, sensible + latente). Pero como el equipo electrónico genera solo calor seco (sin humedad), la capacidad de enfriamiento sensible se convierte en el valor más útil para los centros de datos.

Para el aire acondicionado de confort, el SHR es de 0,60 a 0,70; es decir, el serpentín / flujo de aire está diseñado para eliminar del 30% al 40% de la carga de calor latente (humedad) y del 60% al 70% de la carga de calor sensible. El equipo de enfriamiento para el centro de datos está diseñado para 0,85 a 0,95 SHR; es decir, de 85% a 95% de carga de calor sensible y de 5% a 15% de carga latente. Estas unidades eliminarán la alta carga de calor sensible producida por el equipo electrónico en un centro de datos.

El equipo de enfriamiento utilizado para los centros de datos se conoce comúnmente como “Unidades de aire acondicionado de precisión” o “Aires acondicionados para salas de computadoras (CRAC)”. Por su diseño, estos entregan virtualmente un enfriamiento sensible al 100% y mantienen la temperatura con una tolerancia incluida de ± 1 ° F y ± 3 por ciento de humedad relativa de su punto de ajuste de diseño. Los sistemas de confort típicos simplemente no pueden proporcionar este nivel de control, y lo mejor que se puede esperar es ± 3 ° F. Desde el punto de vista del flujo de aire, estos proporcionan un volumen muy grande de aire. Si comparamos este equipo con un sistema de aire acondicionado de confort que mueve aire a una velocidad de aproximadamente 400 pies cúbicos por minuto (CFM) por tonelada de enfriamiento, las unidades CRAC están diseñadas para mover aire a aproximadamente 500 y 600 pies cúbicos por minuto (CFM) por tonelada de enfriamiento. Esto es casi el doble de la cantidad de aire. El volumen de aire mucho mayor contribuye a una buena distribución del aire y proporciona un mejor nivel de filtración.

Equipamiento HVAC del centro de datos

Los tipos de unidades de enfriamiento disponibles en el mercado se pueden dividir en unidades de aire acondicionado de sala de computadoras (CRAC) de confort y precisión. Las unidades CRAC están diseñadas de manera diferente a los sistemas de aire acondicionado de confort. La mayor diferencia es que los sistemas de aire acondicionado de confort están diseñados para uso humano, mientras que las unidades CRAC están diseñadas para la refrigeración de equipos.

Dado que las personas son mucho más tolerantes a los cambios de temperatura y humedad en comparación con los equipos electrónicos, las unidades de aire acondicionado de confort no tienen la resistencia ni la sensibilidad para el trabajo y simplemente no pueden proporcionar el tipo de entorno preciso que requieren los equipos de centros de datos de alto rendimiento.

Opciones para enfriamiento de hardware

• Refrigeración por aire: la refrigeración por aire se refiere a disipar el calor a través del aire frío. Ofrece algunos beneficios obvios: no daña los equipos de TI; pasa fácilmente a través de los racks de servidores y es relativamente fácil de circular. Sin embargo, la generación de gradientes de temperatura (puntos calientes / puntos fríos) en el espacio tenderá a ocurrir si el sistema de enfriamiento está diseñado incorrectamente o si los equipos / servidores de TI se organizan en grupos.
• Refrigeración líquida directa: la refrigeración líquida directa se refiere al enfriamiento dirigido cerca del punto en el que se genera el calor, en lugar de transferirlo al aire de la habitación y luego acondicionar el aire de la habitación. El agua, por ejemplo, tiene un calor y una densidad específicos muy grandes en relación con el aire, por lo que requiere mucho menos volumen que el aire por unidad de calor que se transfiere. Al ubicar un serpentín de enfriamiento adyacente al equipo caliente, el agua puede extraer directamente la carga de calor por convección. Sin embargo, una advertencia sobre el intercambio de calor del agua es que requiere una construcción cuidadosa para no dañar los sistemas de TI en caso de falla o fuga.

Diferentes tipos de enfriamiento de equipo

• Sistemas de expansión directa (DX): un sistema DX es una unidad de aire acondicionado autónoma que utiliza refrigerante directamente para enfriar el aire. Un sistema DX bombea refrigerante a través del serpentín del evaporador a través del cual se sopla aire. El aire se enfría y el calor se transfiere al refrigerante y se libera a la atmósfera ambiental. Según el tipo de condensador utilizado, el sistema DX tiene opciones de rechazo de calor refrigerado por aire y por agua. Las unidades son generalmente menos costosas en comparación con los sistemas centrales de agua enfriada.
• Enfriamiento basado en enfriadores: un sistema de agua enfriada utiliza un medio de enfriamiento secundario, es decir, el ciclo de refrigeración primero produce agua enfriada, que a su vez se usa para enfriar aire. no tiene limitaciones de distancia.

Elección del patrón de distribución de aire

Las unidades de enfriamiento están disponibles con configuración de descarga superior (flujo ascendente) y descarga inferior (flujo descendente). En las unidades de flujo ascendente, el aire de suministro se descarga desde la parte superior, ya sea directamente a la sala de computadoras o al espacio del techo desde el cual ingresará a la habitación desde los difusores de techo. En las unidades de flujo descendente, la entrada de aire es por la parte superior y la descarga por la base. Esta configuración se usa más comúnmente en centros de datos que están diseñados sobre el concepto de piso elevado.

El aire de suministro se descarga en el espacio debajo del piso elevado desde el cual ingresará a la habitación a través de rejillas perforadas o difusores. El aire se dirige hacia la parte frontal de los racks de TI y el calor se expulsa por la parte posterior de los racks. El aire caliente se lleva al techo y se recicla de nuevo a la unidad de refrigeración.

Unidades de aire acondicionado DX

El aire acondicionado DX es el tipo de refrigeración más común para los centros de datos pequeños y medianos. Estos están disponibles como unidades empaquetadas completamente contenidas con el condensador y las unidades de enfriamiento en configuraciones de un gabinete o dividido. En un sistema dividido hay dos partes: un gabinete de metal para exteriores y un gabinete para interiores. El armario exterior contiene el condensador y comprensor que normalmente se ponen afuera.

Aire Acondicionado DX Split

El sistema de aire acondicionado split DX enfriado por aire se refiere a un sistema donde la unidad de enfriamiento (CRAC) se coloca en o cerca del área acondicionada y el condensador enfriado por aire para el rechazo del calor se encuentra en otro lugar fuera del edificio. Un condensador enfriado por aire es enfriado por el aire ambiental. El refrigerante circula entre los componentes interiores y exteriores en tuberías llamadas líneas de refrigerante. El calor del ambiente interior se “bombea” al ambiente exterior utilizando el flujo de circulación de refrigerante.

El compresor reside en la unidad CRAC, pero hay configuraciones disponibles donde se instala al aire libre junto con el condensador. Cuando el compresor reside en el condensador, la terminología general para el condensador enfriado por aire es “unidad de condensación”, y el sistema general se conoce como sistema dividido.

Refrigeración líquida DX Split

Sistema DXSplit A / C – Refrigerado por agua A / C split DX – Los sistemas refrigerados por agua son similares a las unidades refrigeradas por aire de una manera que todos los componentes del ciclo de refrigeración están ubicados dentro del CRAC. La diferencia es que el rechazo de calor se realiza a través de un medio diferente. Un CRAC enfriado por agua incluye una torre de enfriamiento remota y un suministro de agua de enfriamiento. Por lo general, un compresor se ubica en una unidad montada en el piso con un intercambiador de calor de carcasa y tubos (condensador enfriado por agua), un ventilador del evaporador y un serpentín de enfriamiento. Un condensador enfriado por agua está conectado a través de un circuito de tubería de agua del condensador no aislado a una torre de enfriamiento central.

Se utiliza un paquete de bomba (bomba, motor y gabinete de protección) para hacer circular el agua de enfriamiento en su circuito hacia y desde el condensador hasta la torre de enfriamiento. El diseño de la tubería de agua es mucho menos crítico y más fácil de instalar que la tubería de refrigerante.

DX Split de condensador evaporativo

Las unidades de condensación evaporativa son muy similares a los sistemas enfriados por agua, excepto que el rechazo de calor ocurre en un intercambiador de calor de líquido a aire al aire libre, comúnmente llamado “enfriador en seco”.

Una solución de glicol (una mezcla de agua y etilenglicol, similar al anticongelante para automóviles) generalmente se sustituye por agua si se espera que la temperatura exterior baje por debajo del punto de congelación durante el invierno. Se utiliza para hacer circular el glicol en su circuito hacia y desde la unidad de condensación y el enfriador en seco.

Los enfriadores secos requieren menos mantenimiento que las torres de enfriamiento. Lo que hace que el condensador evaporativo sea eficiente es la eliminación de un proceso de intercambio de calor. El gas caliente del compresor se condensa en un serpentín ubicado en un gabinete adyacente similar a una torre de enfriamiento, donde el agua recirculada fluye directamente sobre los serpentines de gas caliente mientras un ventilador extrae aire ambiente a través del gabinete, evaporando y enfriando el agua recirculante. De esta manera, se eliminan las pérdidas de intercambio de calor en el condensador de carcasa y tubos del CRAC.

El dry-cooler elimina la necesidad de una torre de enfriamiento con todos sus problemas habituales de formación de incrustaciones y gran cantidad de agua de reposición requerida. Sin embargo, con dos intercambiadores de calor en el circuito de agua, la presión de cabeza estará en un nivel más alto que con una combinación normal de condensador / torre de enfriamiento.

Sistema central de agua refrigerada

En grandes centros de datos, donde las cargas de refrigeración son del orden de miles de toneladas de refrigeración, una planta de agua fría centralizada será más eficiente. En este tipo de sistema el agua enfriada se suministra desde una planta enfriadora central a los serpentines de enfriamiento en los manipuladores de aire de la sala de computadoras (CRAH) colocados en o cerca del área acondicionada. Los CRAH interiores contienen controles, serpentín de agua enfriada, válvula de control de agua enfriada, ventiladores, filtros, humidificadores y recalentamiento.

La temperatura del agua enfriada se mantiene lo más alta posible para mantener una alta proporción de calor sensible (47 ° F). / 8,33 ° C o superior). Hay tres tipos principales de dispositivos de refrigeración que se distinguen por su configuración de rechazo de calor. El suministro y el retorno de agua refrigerada son similares en cada configuración.

Enfriadores refrigerados por agua

En los enfriadores enfriados por agua, el refrigerante se enfría con un condensador de carcasa y tubos que forma parte del paquete del enfriador. El calor del agua del condensador se rechaza a la torre de enfriamiento ubicada al aire libre.

Enfriadores refrigerados por glicol

Los enfriadores enfriados por glicol tienen un aspecto idéntico a los enfriadores enfriados por agua. Con enfriadores enfriados con glicol, el calor eliminado del agua enfriada que regresa se rechaza al circuito de glicol para su transporte a la atmósfera exterior. El glicol fluye a través de tuberías a un dispositivo montado al aire libre llamado enfriador en seco, también conocido como enfriador por líquido. El calor es rechazado a la atmósfera exterior cuando los ventiladores fuerzan el aire exterior a través del serpentín lleno de glicol caliente en el enfriador seco.

Enfriadores refrigerados por aire

Con las enfriadoras enfriadas por aire, el calor del refrigerante se envía a un condensador enfriado por aire que normalmente está integrado con la enfriadora. Este tipo de enfriador se conoce como enfriador compacto y también se puede integrar en un módulo de instalación de enfriamiento. Las enfriadoras enfriadas por aire generalmente se ubican al aire libre.

Riesgos de los enfriadores de agua refrigerada

Dado que las cargas de enfriamiento para los centros de datos son principalmente calor sensible, la temperatura del fluido refrigerado debe mantenerse lo más alta posible. La temperatura del suministro de agua fría para el enfriamiento del centro de datos es de alrededor de 47 ° F en comparación con 42 ° F para aplicaciones de confort. Esto indica que para una carga de calor similar, el caudal de agua enfriada debe ser aproximadamente un 20% más alto que el del sistema de aire acondicionado de confort para lograr el mismo grado de rendimiento. La tubería de agua fría debe dimensionarse en consecuencia.

No se recomienda combinar el enfriador de sala del centro de datos con las aplicaciones de enfriamiento de confort. La redundancia debe extenderse a la planta de enfriamiento central y los paquetes de bombas. Es posible que la redundancia en CRAH no sea necesaria si hay varias unidades instaladas; sin embargo, es una buena práctica tener un motor de ventilador de reserva en stock.

Diseño de sistemas para redundancia

Diseño del sistema para la redundancia Una práctica común para aplicar la redundancia es adoptar la filosofía n + 1 para todos los equipos principales, de modo que se pueda tolerar una falla de un solo equipo sin afectar el rendimiento del sistema. El precio total de cada selección y las limitaciones físicas en el sitio de instalación determinarán finalmente la mejor opción.

Sin embargo, n + 1 nivel de redundancia simplemente no es lo suficientemente resistente como para acercarse al 99,9999% (“Six Sigma”) de disponibilidad del sistema. Para lograr esta disponibilidad del sistema del 99,9999%, el tiempo de inactividad anual permitido se limita a menos de 32 segundos al año. Para lograr estos niveles de disponibilidad del sistema, los diseños del sistema son cada vez más complicados y costosos.

Un sistema diseñado en torno a la filosofía n + 1 para la redundancia puede tener múltiples puntos donde una sola falla podría resultar en que el sistema se vuelva inoperable; disposición de la fuente de alimentación, cabezales de tuberías comunes, etc. Para ilustrar esto, tomemos, por ejemplo, un centro de datos equipado con unidades empaquetadas refrigeradas por aire que tienen redundancia n + 1 y tuberías de refrigerante junto con cableado de control y suministro de energía enrutado a través de un eje ascendente a unidades de condensación independientes en la azotea.

Si bien esta configuración parece proporcionar un sistema completamente redundante n + 1, no es el caso. El hecho de que las tuberías de refrigerante junto con el cableado de control y suministro de energía estén enrutadas en un eje vertical común puede considerarse como un único punto de falla físico (en lugar de técnico), lo mismo ocurre con la ubicación de las unidades de condensación en la azotea.

Redundancia eléctrica

Al considerar el uso de una planta de agua helada centralizada en el diseño de cualquier sistema de acondicionamiento de aire de habitación de computadora, los ingenieros también deben considerar cuidadosamente el tiempo de reinicio de la planta y su efecto en la tasa de aumento de temperatura. Por ejemplo, considere un sistema simple de agua enfriada que incorpora dos enfriadores: uno de servicio y otro de reserva, que cuentan con una fuente de alimentación de la red pública y un suministro de generador diésel de emergencia alternativo mediante cambio automático.

En caso de una interrupción del suministro de energía de la red pública, el sistema cambiaría automáticamente al suministro de generador diésel de emergencia. Sin embargo, la interrupción del suministro mientras el generador arranca significa que hay una pérdida momentánea de energía en las enfriadoras. Si bien los sistemas de suministro de energía ininterrumpida hacen que esto sea transparente para los equipos de TIC, en la mayoría de los casos no se considera práctico proporcionar tales sistemas para una planta de agua fría.

Esta interrupción momentánea activa los diversos dispositivos de seguridad de las enfriadoras y las secuencias de verificación de control, que pueden resultar en un retraso de más de 10 minutos antes de que los sistemas vuelvan a su capacidad total. Si bien esto no tendría consecuencias en la mayoría de las aplicaciones de aire acondicionado de confort, en los centros de datos donde las cargas pueden superar los 150 vatios / pie cuadrado, la tasa de aumento puede resultar muy rápidamente en condiciones interiores críticas. Para superar estos problemas, las soluciones de ingeniería deberían considerar tanques de compensación de fluidos o algún otro medio de almacenamiento térmico para reducir el aumento de temperatura durante este período.

Distribución de aire del centro de datos

La distribución del aire de suministro es probablemente el aspecto más importante del enfriamiento del centro de datos. Son comunes dos configuraciones de diseño: el sistema de piso elevado y la distribución de aire por encima de la cabeza

Sistema de piso elevado

Un piso elevado es un modelo de construcción de centro de datos en el que se construye un piso ligeramente más alto sobre el piso de losa de concreto original del edificio, dejando el espacio abierto creado entre los dos para el cableado y el suministro de aire frío. La presión estática en el pleno de suministro empuja el aire hacia arriba a través de las baldosas perforadas del piso y el aire caliente de escape sube al techo y fluye a lo largo del techo de regreso a la parte superior de la unidad HVAC para repetir el ciclo.

La ventaja de una instalación de piso elevado es que el aire frío se dirige principalmente a los bastidores de equipos y todo el espacio de la habitación no se enfría de manera uniforme. La siguiente figura ilustra el sistema de distribución de aire del piso elevado.

Distribución de aire por encima de la cabeza

También conocido como sistemas de distribución de aire aéreo (OH), suministran aire acondicionado a través de conductos en el techo y, por lo general, toman aire de retorno en la palanca inferior o a través de una cámara impelente sobre el techo. Los difusores conectados al sistema de conductos de suministro están diseñados para arrojar aire alrededor de la habitación de tal manera que todo el espacio del centro de datos se llena de aire y la temperatura del espacio se mantiene bastante uniforme (de la misma manera que podría querer enfriar una habitación en su casa). Este enfoque conduce a una fuerte mezcla de los flujos de aire frío y caliente y no es un método de eficiencia energética.

Diseño de Pasillo Caliente / Pasillo Frío

Pasillo caliente / pasillo frío es un diseño de distribución para racks de servidores y otros equipos informáticos en un centro de datos. En su forma más simple, el diseño de un centro de datos de pasillo caliente / pasillo frío implica alinear los racks de servidores en filas alternas con las tomas de aire frío orientadas hacia un lado y los escapes de aire caliente hacia el otro. Las filas compuestas por frentes de estanterías se denominan pasillos fríos y las filas traseras se denominan pasillos calientes.

Con esto se evita que se mezclen el aire caliente y frío antes de que el aire pase a través del equipo; que se mantenga el aire caliente alejado de las entradas de TI; que se mueva el aire caliente hacia el sistema de retorno y se conserve la energía y reduzca los costos de refrigeración mediante la gestión del flujo de aire.

El suministro de aire frío para un entorno de plenum de piso elevado puede ser a través de unidades de tratamiento de aire tradicionales con conductos enrutados a un plenum de piso o unidades de aire acondicionado de precisión que alimentan a un pasillo frío. Las salidas de aire, como las baldosas perforadas, las rejillas y las rejillas, transfieren el aire de una cámara de piso elevado a un pasillo frío. La cantidad de aire entregado depende de la clasificación y el diseño de una salida de aire, así como de la presión estática. El rendimiento del plenum de piso elevado depende de la altura del plenum, las fugas del piso elevado, las obstrucciones del plenum y la distribución del aire.

Los pisos elevados generalmente miden de 18 a 24 pulgadas desde el piso del edificio hasta la parte superior de la loseta. Las baldosas del piso son generalmente de 24 pulgadas cuadradas y están sostenidas por una estructura de rejilla conectada a tierra. El propósito principal del plenum debajo del piso elevado es dirigir el aire frío a los racks.

Hay que tener en cuenta que las configuraciones de pasillo caliente / pasillo frío pueden ser atendidas por sistemas de distribución de aire aéreos o subterráneos. La refrigeración por suelo radiante es una mejor opción. Cuando se utiliza un sistema aéreo, las salidas de suministro que ‘descargan’ el aire directamente hacia abajo deben usarse en lugar de los difusores de oficina tradicionales que arrojan aire lateralmente a los lados. La disposición del difusor debe coincidir con la disposición del equipo de la instalación. Es imperativo alinear el suministro de aire a los pasillos fríos y las rejillas de retorno a los pasillos calientes.

Rendimiento y eficiencia de la refrigeración de un data center

La tendencia típica de consumo de energía en los centros de datos de hoy es que el 50% es consumido por el hardware principal, incluidos los servidores, el almacenamiento y el equipo de red. El 50% restante es consumido por equipos auxiliares que incluyen HVAC, UPS, red eléctrica, etc.

El enfriamiento consume más del 35% del cual el 15% es consumido únicamente por la unidad de refrigeración; el 20% restante por el sistema de distribución de aire. Hay una serie de cosas básicas que se pueden hacer para mejorar la eficiencia energética del sistema de enfriamiento.:

• Presión estática en la cámara de aire de impulsión.
• Ubicación de baldosas perforadas
• Colocación de unidades CRAC
• Retorno de aire
• Contención de pasillo frío y pasillo caliente
• Huella de enfriamiento
• Reducir la resistencia del sistema
• Mantener la estanqueidad de la habitación
• Equipo de refrigeración de alta eficiencia
• Enfriamiento libre
• Sistemas eléctricos eficientes