Artículo escrito por Carrie Higbie, directora de servicios y soluciones para el centro de datos de Siemon.
Obtener un centro de datos más ecológico sólo puede conseguirse tomando decisiones con una perspectiva holística desde el principio; implica tener en cuenta durante el diseño todas las especificaciones del ecosistema del centro de datos: infraestructura de cableado, canalizaciones, electrónica de red, potencia y refrigeración. Para los centros de datos existentes pueden realizarse acciones asequibles que contribuyan a controlar el ecosistema, como la monitorización y el control de la potencia utilizando una distribución inteligente de la misma, desinstalando servidores que no estén en uso que todavía consumen, y equilibrando el flujo de aire. En cualquier centro de datos debería implementarse asimismo un programa de mejora continua para conseguir beneficios en términos de eficiencia y costes a largo plazo. Incluso de las más pequeñas acciones pueden obtenerse importantes reducciones, y el impacto con el tiempo puede ser significativo.
Al considerar la eficiencia energética en el centro de datos, la refrigeración es una prioridad. Para poder establecer adecuadamente un método o métodos de refrigeración, debemos entender primero las cargas de potencia y calor en el entorno.
Refrigeración pasiva: la carga del equipo afecta a los requisitos de refrigeración
Muchos centros de datos todavía están diseñados para soportar <5 kW por armario. Esto se debe a múltiples factores, como la madurez del mercado CRAC y CRAH, o unos ingenieros de diseño conformistas con los principios. Los suelos técnicos tradicionales han sido utilizados durante un largo periodo de tiempo. Son estables, funcionan y son fáciles de entender. También hay un amplio apoyo en la tendencia de usar <5 kW por armario del cada vez mayor mercado de colocation. Con cargas de múltiples propietarios y los cambios de los mismos, es preciso contar con una capacidad de potencia fija ya que habitualmente el equipo de refrigeración se planifica antes de conocer las cargas finales de todo el suelo.
Para cargas pasivas de más de 5-6 kW, han surgido otras opciones de refrigeración a lo largo de los últimos años. Incluso en los centros de datos con sistemas de suelo técnico pasivos tradicionales, puede haber una necesidad de incrementar la refrigeración en áreas concretas del centro de datos; por ejemplo, en una fila de servidores blade, o un HPC.
Opciones disponibles para cubrir las necesidades de mayor refrigeración
Además del modelo básico de refrigeración pasiva, una opción es la utilización de chimeneas que pueden soportar aproximadamente 12 kW por armario. Esta tecnología actúa como un sistema de pasillo caliente estrechamente acoplado a nivel de los armarios, permitiendo que el aire caliente de cada uno de éstos sea conducido hasta el techo técnico para su eliminación.
Otra opción es la contención pasillo caliente/pasillo frío. En la contención de pasillo caliente (HAC) los pasillos están cerrados y el aire caliente se elimina mediante refrigeración in row (con un pasillo caliente en el techo técnico) o mediante métodos de canalización similares al de la chimenea, con la salvedad de que la totalidad del pasillo caliente es conducido hacia el techo.
La contención de pasillo frío cierra el pasillo frío para permitir que el aire circule más alto hasta la parte frontal del armario. El aire caliente de la sala es recogido por unidades CRAC fuera de los pasillos de contención. Hay diversas preferencias y puntos de vista sobre cuál de estas opciones es mejor y, éstas son así mismo contundentemente defendidas por los seguidores de los diferentes métodos.
En casos de extremadamente elevada densidad en cada armario, los intercambiadores de calor de la puerta trasera son otra forma de refrigeración estrechamente acoplada que elimina el calor antes de que éste entre en la sala. Las puertas traseras pueden ser tanto pasivas como activas (complementadas con ventiladores). Estos sistemas pueden soportar más de 30 kW por armario. Las variantes de este método de refrigeración incluyen el tipo de líquido, su viscosidad, el medio de eliminación del calor y las necesidades de eliminación del calor. El agua es alrededor de 3.400 veces mejor para eliminar el calor que el aire. El agua es también más viscosa que el glycol y otros de otros agentes utilizados.
Las puertas refrigeradas con aire utilizan un serpentín con aletas especial. El aire caliente es impulsado por los ventidadores de los equipos del rack, y pasa a través de las aletas. El serpentín hace circular agua fría a través de las puertas, que recoge el calor para que sea eliminado mediante una CDU (unidad de distribución refrigeradora) o planta refrigeradora. El aire caliente no entra en la sala y las puertas funcionan por encima del punto de rocío, eliminando las preocupaciones relativas a éste. Comparado con la mayoría de los sistemas de refrigeración por aire, los intercambiadores de aire de la puerta trasera también reducen los niveles de ruido.
La refrigeración de aire libre –free cooling–, en contra de lo que su nombre indica, no es realmente tan libre, ya que precisa equipos para acondicionar y mover el aire, pero durante aquellas épocas del año en que la temperatura exterior es más frescas de lo necesario en el interior del CPD, puede utilizarse el aire “libre” exterior para bajar la temperatura del centro de datos.
En los sistemas economizadores por recirculación de agua el concepto es muy similar, con la diferencia de que el agua es el medio principal de refrigeración, y que las temperaturas exteriores la refrigeran de manera natural. El beneficio es que durante las épocas más frías del año no será preciso que la planta refrigeradora entre en funcionamiento. ASHRAE (American Society of Heating Refrigeration Air-conditioning Engineers) ha elevado las temperaturas permisibles y recomendadas en los centros de datos para que sea posible acomodar nuevos equipos que soporte mayores temperaturas de aire de entrada, y como forma de reducir el consumo de potencia de los centros de datos. Una mayor temperatura del aire también incrementa la eficiencia del equipo acondicionamiento de aire, incrementando los ratios de entrada frente a salida.
Muchos centros de datos están consiguiendo capacidad de refrigeración adicional mediante proyectos de virtualización, que disminuyen el número de servidores físicos en el centro de datos. No obstante, con el tiempo, esta capacidad recuperada será utilizada con nuevos sistemas, aplicaciones y equipos de mayor potencia. Mantener el equilibrio potencia/refrigeración en el centro de datos es un reto que no termina nunca.
Aquí no hay “talla única”
Si algo es cierto es que en refrigeración no existe lo que podríamos llamar una “talla única”. Incluso en entornos de centros de datos del mismo tamaño pueden existir diferentes cargas, que requieran diferentes tipos de refrigeración. Muchos centros de datos cuentan con una combinación de metodologías de refrigeración. Algunos disponen de refrigeración directa o cerramientos para proporcionar refrigeración complementaria en las áreas de mayor densidad, mientras que las áreas de menor densidad funcionan con sistemas de refrigeración tradicionales CRAC o CRAH. Así mismo, siempre que puedan ser instalados los economizadores, estos han demostrado ser estables y muy rentables. De todos modos, en muchas áreas donde se utilizan estos sistemas, tampoco se utilizan todo el día ni durante todo el año. Siempre será necesaria una combinación de tecnologías para dar soporte a un centro de datos.
Evaluar múltiples tecnologías para dar soporte a las necesidades de refrigeración es la opción más segura e inteligente. Una vez conoce sus necesidades, piénselo detenidamente: ¿Dispondré de los mismos equipos funcionando en todas partes? ¿Estaré desperdiciando capacidad si instalo esa solución en todas las áreas? ¿Preciso diferentes necesidades en diferentes espacios? ¿Es mejor agrupar los equipos con mayor gasto de potencia y crear un área clave de refrigeración, o dispongo de suficiente capacidad para ubicar estratégicamente el equipo que genera más calor a lo largo de toda el área para evitar crear una zona especialmente caliente?
La refrigeración en el mundo real
En las diferentes regiones del mundo prevalecen tecnologías también diferentes. En Europa, por ejemplo, podemos encontrar una mayor prevalencia de cerramiento de pasillo frío, y en Norteamérica la práctica más utilizada es la de pasillo caliente con economizadores laterales de agua y aire en aquellas instalaciones en las que esto es posible. Algunos países están adoptando nuevas tecnologías, a medida que éstas se extienden a lo largo del mundo. La UE desearía que todos los equipos de centros de datos funcionaran a 40°C, lo que eliminaría muchas de las opciones descritas, en cierta medida. Pero todavía no hemos llegado a este punto. En todo el mundo, la metodología de refrigeración más popular es todavía la refrigeración pasiva tradicional por las razones que ya se han expuesto en este artículo. Otras tecnologías, no obstante, están retando a la tradición y ofreciendo alternativas y opciones más ecológicas.
