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Calor: Produto Resíduos

O equipamento de TI consome eletricidade para operar e deixa para trás o calor como seu “produto residual”. Como o data center é uma instalação fechada, esse calor - se não tiver uma tomada - pode aumentar a ponto de danificar ou destruir servidores e outros dispositivos eletrônicos. Daí a necessidade de resfriamento: você precisa remover de alguma forma o calor de suas instalações. A Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento e Ar Condicionado (ASHRAE) fornece diretrizes de temperatura para data centers;

hoje, as temperaturas permitidas pela ASHRAE chegam a 104 ° F para certos tipos de equipamentos eletrônicos. O problema, claro, é que mover algo (até mesmo calor) geralmente requer energia além de infraestrutura, o que significa que custa dinheiro tanto em despesas de capital quanto em despesas operacionais. À medida que as empresas buscam domar o apetite por energia de suas instalações, o resfriamento é o principal alvo - portanto, a indústria está avançando fortemente em direção ao chamado resfriamento gratuito. Embora o resfriamento gratuito não seja tão gratuito quanto o nome pode indicar, ele tende a exigir menos energia e infraestrutura do que os métodos de resfriamento mais tradicionais.

Removendo o Calor

Então, quais são as opções para remover o calor residual? O objetivo do resfriamento é mover o calor do ambiente interno (o data center) para o externo, mantendo assim uma temperatura que conduza ao funcionamento adequado - e, de preferência, vida longa - dos servidores e outros equipamentos. As duas opções essenciais são mover o calor usando ar ou um líquido (normalmente água ou algum tipo de refrigerante).

O resfriamento a ar oferece alguns benefícios óbvios: o ar está em toda parte, não prejudica o equipamento de TI e é relativamente fácil de mover. Além disso, uma característica útil do ar quente é que ele sobe em relação ao ar mais frio, proporcionando algum grau de separação entre eles; a maioria dos projetos de resfriamento a ar usa essa propriedade em sua operação. No entanto, como essa separação não é absoluta, surgem ineficiências, principalmente quando o ar quente e o ar frio se misturam.

O resfriamento a líquido pode fornecer um resfriamento melhor e mais direcionado, aumentando a eficácia e a eficiência. Água gelada, por exemplo, pode ser entregue diretamente a um rack de servidor, concentrando o esforço de resfriamento exatamente onde é necessário (no rack ou gabinete, em vez de tentar manter uma determinada temperatura em toda a sala, por exemplo). Mas os sistemas de base líquida também apresentam algumas dificuldades: vazamentos são uma ameaça aos equipamentos de TI (principalmente se o líquido for água), o transporte de líquido resfriado pode levar à condensação e é necessária mais infraestrutura, uma vez que o líquido deve ser contido (ao contrário de ar). Devido a essas preocupações, o resfriamento a líquido é mais caro do que o resfriamento a ar. Mas, para certas implementações de alta densidade, o resfriamento a líquido pode ser a única opção prática.

Projetos de resfriamento de ar

O resfriamento de ar - no sentido tradicional - envolve o uso de condicionadores de ar da sala de computadores (CRACs) para converter o ar quente em ar frio removendo o calor para o exterior. Os CRACs podem ser usados ​​em várias configurações básicas que se concentram no resfriamento de toda a sala, apenas uma fileira ou apenas um rack. O ar-condicionado de toda a sala posiciona os CRACs de forma que uma certa temperatura seja mantida de maneira bastante uniforme em toda a sala (em certo sentido, da mesma forma que você pode querer resfriar um cômodo de sua casa).

Devido à ineficiência da mistura de ar quente e frio, os projetos de resfriamento de toda a sala foram refinados para isolar o ar quente do ar frio. Uma abordagem comumente usada é o piso elevado: os CRACs fornecem ar frio por baixo da sala (aproveitando o maior “peso” do ar frio) e é puxado para cima por ventiladores para resfriar servidores e outros equipamentos. O ar quente que carrega o calor residual dos servidores sobe e os CRACs o coletam de um ponto mais alto da sala, resfriam-o e devolvem-no para baixo do piso para repetir o ciclo. O calor é então transferido para fora da instalação.

Para fornecer ainda mais eficiência, alguns projetos implementam corredores quentes e corredores frios para isolar ainda mais o ar quente do ar frio. Todas as entradas de ar do servidor estão voltadas para o corredor frio e a exaustão é direcionada para um corredor quente. Este tipo de design tenta minimizar a mistura de ar quente e frio, bloqueando slots de servidor não utilizados, fechando orifícios para cabos e assim por diante. Projetos mais sofisticados também podem envolver paredes entre os racks e o teto para isolar ainda mais o ar quente e frio.

Os CRACs também podem ser localizados de uma maneira que concentre o resfriamento em corredores específicos (em vez de em toda a sala), ou mesmo em racks específicos. Tais projetos buscam fornecer maior isolamento de ar quente / frio e mais resfriamento de alvos, aumentando assim a eficiência. Esses projetos também tendem a envolver maior previsão e normalmente custam mais do que as abordagens de sala inteira.

Projetos de refrigeração líquida

O resfriamento a líquido apresenta maiores desafios técnicos e orçamentários do que o resfriamento a ar, mas sua eficácia o torna uma necessidade virtual para aplicações de alta densidade. Um projeto de resfriamento à base de líquido envolve chillers que removem calor para o ambiente externo, geralmente com a ajuda de uma torre de resfriamento, para fornecer água fria ou refrigerante. Esse líquido é então transportado para o data center, seja diretamente para os racks ou para um manipulador de ar da sala de informática (CRAH). Conforme mencionado acima, o resfriamento por líquido requer mais infraestrutura - particularmente, as linhas que transportam o líquido para a instalação e, possivelmente, diretamente para os racks.

"Arrefecimento grátis

O resfriamento gratuito, às vezes chamado de economia do lado do ar ou do lado da água, envolve o resfriamento que limita as despesas de funcionamento dos chillers e compressores associados às abordagens tradicionais de resfriamento. O resfriamento gratuito não elimina essa infraestrutura, mas minimiza seu uso.

A economia do lado do ar, em seu nível mais básico, pode envolver o que equivale a “abrir as janelas” do data center, usando ar fresco de fora para resfriar o equipamento. Essa abordagem apresenta algumas dificuldades, como a presença de contaminantes e variações de umidade. Projetos mais sofisticados usam rodas de calor ou trocadores de calor de placa fixa para transferir o calor para o exterior sem os riscos de contaminação associados à aspiração direta do ar externo. Da mesma forma, a economia do lado da água usa o ar externo, normalmente combinado com os efeitos da evaporação, para resfriar o líquido sem a necessidade de resfriadores.

Devido ao recente aumento da ASHRAE nas temperaturas permitidas para data centers, a capacidade de usar o resfriamento gratuito se expandiu. Operar uma instalação em uma temperatura mais alta geralmente significa menos energia gasta no resfriamento e um maior diferencial de temperatura entre o ar externo e interno - principalmente durante os meses mais frios. Para uma boa discussão de alto nível sobre resfriamento gratuito e sua relação com a infraestrutura de resfriamento tradicional, consulte o white paper da APC “Modos economizadores de sistemas de resfriamento de data center”.

Escolhendo o Design Certo

Tomar a decisão certa de projeto para sua instalação depende de uma variedade de fatores, como densidade de energia, tamanho da sala, orçamento e assim por diante. Para implementações de baixo orçamento, o resfriamento a ar com desvio de economia do lado do ar é provavelmente a melhor opção, enquanto as implementações de alta densidade podem exigir resfriamento a líquido, apesar de seus custos mais altos. Entre esses extremos está uma área cinzenta que requer o equilíbrio de uma variedade de considerações. Independentemente do orçamento, entretanto, o resfriamento de ar pode quase invariavelmente se beneficiar de alguma forma de configuração de corredor quente / corredor frio para minimizar a mistura de exaustão com ar frio.

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