Evolução dos Métodos de Resfriamento a Água Gelada para Data Centers com Piso Convencional (não elevado)
Data centers estão se tornando cada vez mais complexos em termos de tamanho e consumo de energia. Consequentemente, é necessário implementar resfriamento eficiente no data center para acompanhar as demandas destas operações de larga escala. Sistemas de resfriamento a água gelada têm sido usados por décadas como uma forma eficaz de controlar as altas temperaturas nos data centers, mas eles precisam evoluir para atender às necessidades dos projetos de data center com piso convencional.
Neste artigo, vamos discutir como o resfriamento a água gelada está evoluindo para atender aos requisitos da infraestrutura dos modernos data centers. Vamos olhar para as tendências e avanços atuais na tecnologia de resfriamento a água gelada e avaliar a sua eficácia para manter as temperaturas do data center estável e consistente ao mesmo tempo que minimizam os custos operacionais.
O que é o Resfriamento de Data Centers a Água Gelada?
Resfriamento a água gelada é o resfriamento de data center que usa água gelada para transferir calor para longe dos servidores. Resfriamento a água gelada tornou-se uma parte essencial da infraestrutura do data center moderno, uma vez que ele proporciona resfriamento confiável com baixo uso de energia e baixos custos. Os data centers podem melhorar seus recursos de gerenciamento térmico ao combinar sistemas de resfriamento a água gelada e resfriamento a ar enquanto reduzem os custos com energia.
Resfriamento a água gelada é o resfriamento de data center que usa água gelada para transferir calor para longe dos servidores. Resfriamento a água gelada tornou-se uma parte essencial da infraestrutura do data center moderno, uma vez que ele proporciona resfriamento confiável com baixo uso de energia e baixos custos. Os data centers podem melhorar seus recursos de gerenciamento térmico ao combinar sistemas de resfriamento a água gelada e resfriamento a ar enquanto reduzem os custos com energia.
Esse processo garante que os pontos de calor sejam evitados e que as temperaturas permaneçam consistentes em todo o ambiente do data center. Organizações podem reduzir significativamente os custos operacionais totais enquanto mantêm a performance ótima da sua infraestrutura de TI.
Resfriamento a Água Gelada para Data Centers com Piso Convencional
Esse tipo de sistema de resfriamento pode ser usado tanto em data centers com piso elevado como com piso convencional (não elevado), mas ele é particularmente ideal para aqueles com piso convencional devido ao seu design de alta eficiência. O resfriamento a água gelada proporciona diversas vantagens em relação aos sistemas tradicionais de condicionamento de ar, incluindo o uso mais eficiente da energia, menores custos operacionais e melhor confiabilidade.
Entretanto, há considerações específicas a fazer ao implementar esse sistema de resfriamento de data center. Elas incluem a necessidade por infraestrutura adicional de resfriamento, como bombas e chillers, e o planejamento cuidadoso em relação ao controle da umidade.
Em anos recentes, o sistema de resfriamento a água gelada para data centers com piso convencional passou por avanços importantes.
Além disso, avanços na tecnologia de automação permitiu um maior controle sobre as temperaturas de operação e o gerenciamento mais eficiente de cargas térmicas específicas. Isso trouxe uma melhor performance do resfriamento do data center em geral e aprimorou a confiabilidade do sistema.
Água Gelada e Free-Cooling
Resfriamento a água gelada pode ser amplificado com free-cooling para aumentar a eficiência. O free-cooling usa a temperatura ambiente do ar para reduzir a necessidade de chillers mecânicos. Este tipo de sistema funciona melhor quando combinado com água gelada para aproveitar ambas as fontes de resfriamento.
Por exemplo, o sistema a água gelada pode ser usado durante os períodos de pico de demanda, enquanto o free-cooling assume durante os momentos de menor demanda. Ao aproveitar ambos os sistemas, data centers podem economizar dinheiro nos custos operacionais enquanto garantem uma performance ótima da infraestrutura.
Tecnologias de Resfriamento a Água Gelada e a Líquido
Quando combinados com sistemas de resfriamento líquido, como soluções de imersão ou de resfriamento direto ao chip, os sistemas de resfriamento a água gelada podem proporcionar economias de energia ainda mais significativas e melhor performance térmica.
Resfriamento a Água Gelada e Reutilização do Calor no Data Center
A reutilização do calor, também chamada de recuperação de calor, é uma tecnologia emergente que permite aos data centers reduzir seu consumo de energia e seus custos operacionais através da reciclagem do calor residual gerado por seus servidores. Sistemas de reutilização de calor possibilitam aos operadores de data center capturar o calor dos servidores que seria desperdiçado e usá-lo para outros fins, como aquecer prédios ou fornecer água quente para instalações.
Isso reduz a energia que o data center precisa gerar e ajuda a reduzir sua pegada de carbono total. A tecnologia de reutilização de calor é mais eficaz quando integrada a um sistema de água gelada, uma vez que a água gelada pode ser usada para resfriar os servidores enquanto o calor residual é reciclado para outras aplicações.
Água Gelada e Refrigerantes com Baixo GWP
Os data centers podem reduzir ainda mais seu impacto ambiental usando refrigerantes de baixo GWP (Potencial para Aquecimento Global) no sistema de resfriamento. Sistemas a água gelada usam refrigerantes ecológicos com baixo GWP e o refrigerante do sistema de água gelada pode estar localizado fora do espaço de produção (white space).
O que Aconteceu com os Data Centers com Piso Elevado?
Data centers com piso convencional se tornaram cada vez mais populares com os provedores de colocation devido às suas diversas vantagens.
Primeiramente, pisos convencionais permitem mais flexibilidade e maior escalabilidade do que pisos elevados, permitindo que os provedores de colocation se expandam rapidamente adicionando equipamentos sem construir novas estruturas ou instalar infraestrutura mais complexa. Isso também reduz os custos de configuração e torna fácil fazer o upgrade das instalações conforme necessário. Pisos elevados precisam de infraestrutura adicional, como plenums e dutos, o que pode acrescentar despesas significativas e complexidade a um projeto.
Em segundo lugar, pisos convencionais são muito mais adequados para implementações de alta densidade do que pisos elevados devido ao pé direito mais alto e melhor fluxo de ar. Isso os torna mais eficientes no resfriamento dos equipamentos de TI, tornando-os uma solução atrativa para data centers com cargas de trabalho de grandes servidores ou precisando manter requisitos específicos de temperatura.
A adoção consistente de data centers com piso convencional significa que os sistemas de resfriamento a água gelada permanecerão uma parte importante das operações dos data centers. Com os avanços na tecnologia mencionados anteriormente, é agora possível resfriar de forma eficiente e confiável até mesmo as configurações mais densas utilizando-se um mínimo de energia. Isso permitiu às organizações ter melhor controle sobre seu gerenciamento térmico, reduzir os custos associados ao resfriamento e garantir a performance ótima de suas infraestruturas de TI.
Sistemas de resfriamento a água gelada continuarão a ser uma parte importante das operações dos data centers conforme a indústria adote práticas mais eficientes e mais sustentáveis para atender à sempre crescente demanda por serviços de TI.
Considerações para o Resfriamento de Data Centers com Piso Convencional
O fluxo de ar é um fator essencial para manter um data center com piso convencional resfriado. O fluxo de ar deve ser projetado para garantir que o ar mais quente seja removido e substituído por ar mais frio vindo do exterior do data center. Pontos de calor podem ocorrer rapidamente quando muito calor é gerado, levando a falhas no sistema ou redução da performance. Para evitar essa questão, um sistema de resfriamento bem projetado deve ser usado para garantir que o fluxo de ar seja otimizado para o layout específico de um data center.
O resfriamento a água gelada tem se tornado cada vez mais popular para data centers com piso convencional pois ele se adapta a diferentes layouts e proporciona resfriamento eficiente com um uso mínimo de energia.
Sistemas de resfriamento projetados para data centers com piso elevado podem impactar inadequadamente o gerenciamento térmico do data center devido à pressão negativa na primeira fila de racks. Isso pode causar turbulência do ar dentro da sala e alta velocidade em frente a fila de servidores.
Para melhorar a distribuição do fluxo de ar para os servidores e reduzir a turbulência do ar, as unidades projetadas para água gelada sopram ar da secção da serpentina usando a maior área de face. Isso reduz a velocidade do ar e cria uma melhor distribuição do fluxo de ar. A grande área de face também permite uma pressão positiva em frente a todos os racks, o que reduz a turbulência do ar.
Há diversas soluções de resfriamento para data centers com piso convencional. A Vertiv oferece a maior seleção de soluções de CRAH, combinada com orientação especializada para ajudá-lo a selecionar, implementar e manter a tecnologia certa para garantir a entrega de performance durante toda a vida do seu data center.
Vertiv™ Liebert® PCW-PWM
O Vertiv™ Liebert® PCW-PWM é uma unidade perimetral interna de água gelada reprojetada para aplicações em piso não elevado. O Liebert PCW-PWM garante fluxo de ar, temperatura e controle de umidade precisos e constantes e permite aos operadores do data center implementar uma tecnologia estabelecida com um mínimo de modificação no design. A unidade tem flexibilidade para descarga traseira ou frontal de ar para instalar no corredor de serviço ou na área de produção (white space) do data center.
Parede Térmica Vertiv™ Liebert® CWA
A parede térmica Vertiv™ Liebert® CWA é instalada no corredor de serviço e pareada com uma unidade de tratamento de ar (AHU). Essa unidade de resfriamento pode alcançar uma maior densidade de resfriamento em comparação com produtos padrão de água gelada enquanto mantém a eficiência. Como a unidade é mais profunda do que a maioria das unidades padrão, a Liebert CWA requer que o data center seja projetado para proporcionar espaço suficiente no corredor de serviço.
Uma unidade de tratamento de ar (AHU) é parte integrante de um sistema de resfriamento a água gelada para data centers com piso convencional.
AHU Vertiv™ Liebert® Customizada
A Unidade de Tratamento de Ar a Água Gelada Vertiv™ Liebert® é o sistema de resfriamento a água gelada mais avançado da indústria, proporcionando o máximo controle térmico. A unidade pode ser customizada de acordo com os requisitos do cliente em uma ampla variedade de opções de configuração. A AHU Vertiv™ Liebert® pode entregar temperaturas mais altas do que a média (22 °C) com eficiência líder na indústria através do uso de economização pelo lado da água ou do ar e ventiladores EC de alta eficiência.
Estabelecendo os Requisitos para o Sistema de Resfriamento de um Data Center
Ao desenvolver um projeto de água gelada, os requisitos de resfriamento do data center precisam iniciar com o servidor. Primeiramente, considere a quantidade de servidores, a densidade de calor e o fluxo de ar. Em seguida, revise o layout e as dimensões da sala de servidores, incluindo o pé direito da sala, o espaço no corredor de serviço, o duto para o ar de retorno e a redundância. Por fim, revise a distribuição do fluxo de ar e o cenário de falha para as salas de servidores, incluindo o posicionamento da unidade de resfriamento e a primeira e a última fila para o posicionamento dos servidores.
Controle do Fluxo de Ar em Data Centers com Piso Convencional
Uma maior área de superfície pode melhorar a distribuição do fluxo de ar para os servidores, mas isto não é o suficiente. Em um data center com piso convencional, é mais difícil controlar a distribuição do ar quando o ar está passando pelos racks do que quando emergindo do piso. O confinamento é crucial para melhorar a eficiência e é mandatório para a quantidade certa de fluxo de ar do primeiro para o último servidor.
Enquanto que com um piso elevado o controle da pressão é essencial, com um piso convencional o controle da temperatura se torna mais crítico. A melhor forma de controlar o ar em um data center com um piso convencional é através de um sensor de temperatura que meça a temperatura diferencial entre o ar de retorno e o ar de fornecimento.
Um sensor remoto pode ser usado para compensar ou anular a velocidade do ventilador e aumentar ou diminuir a temperatura de fornecimento. Sensores de pressão podem ser usados para garantir que um fluxo de ar mínimo esteja alcançando todos os servidores. Se não houver confinamento suficiente e o ar não estiver chegando no último servidor, o sensor da pressão diferencial pode reagir e conceder uma quantidade mínima de ar.
A distribuição adequada de ar é mandatória com unidades maiores, e a função de compensação da velocidade do ventilador pode ajudar a regular o fluxo de ar na parte superior e na parte inferior da unidade e melhorar a distribuição do fluxo de ar na sala. A função de compensação pode ser alterada dependendo da posição da unidade e das dimensões da sala.
A sala deve manter a mesma temperatura do ar de fornecimento mesmo quando a parte superior e a parte inferior da unidade soprarem com velocidades do ar diferentes. Essa capacidade é apenas possível devido ao design específico das unidades maiores.
A separação física das unidades superior e inferior do Vertiv™ Liebert® PCW-PCM cria redundância de resfriamento. Os controles permitem que as seções superior e inferior funcionem de forma independente. Quando a carga térmica do data center for baixa, é possível fazer funcionar apenas uma metade da unidade, permitindo que o ar flua na seção da sala onde você precisa.
Consulte a Vertiv™ sobre as Tecnologias de Resfriamento de Data Centers
Sistemas a água gelada são sistemas de resfriamento de data centers eficientes para instalações com piso convencional. Ao adotar um sistema a água gelada, os operadores de data center terão a tecnologia pronta para as futuras implementações de resfriamento líquido ou de reutilização de calor.
Escolher os designs e as unidades adequadas de água gelada permite que o operador do data center maximize a densidade de resfriamento para sua aplicação específica. Usar a estratégia de controle apropriada com o seu sistema a água gelada garante que a quantidade correta de ar seja entregue a cada servidor, mantendo a eficiência e o tempo de atividade (uptime).
O resfriamento do data center é uma de suas partes essenciais e os sistemas a água gelada estão tornando-se cada vez mais populares para instalações com piso convencional. Com o design correto e as estratégias de controle certas usadas, esses sistemas podem proporcionar soluções de resfriamento eficientes com a máxima densidade para garantir uma performance ótima e a disponibilidade contínua.
O Vertiv™ Liebert® PCW-PWM, a unidade de parede térmica Liebert® CWA e as unidades de tratamento de ar customizadas oferecem vantagens únicas para diferentes aplicações que permitem aos operadores obter precisamente aquilo que necessitam de seus sistemas a água gelada.
Por fim, escolher o melhor sistema a água gelada ou o melhor design de resfriamento para o data center dependerá de requisitos específicos. Com décadas de experiência construindo soluções de resfriamento de data centers flexíveis e customizadas, a Vertiv pode projetar uma solução personalizada para qualquer necessidade do operador.
Para saber mais sobre água gelada e outras tecnologias para resfriamento de data centers, você pode ler os seguintes white papers:
- Como os Sistemas de Água Gelada Atendem às Metas de Disponibilidade e de Sustentabilidade do Data Center
- Soluções Vertiv de Refrigeração a Água Gelada para Aplicações Sem Piso Elevado
- Superando os Desafios na Refrigeração de Data Centers Sem Piso Elevado
Ou escute nosso mais recente webinar da série Engineer's Frontier, How Data Center Chilled Water Cooling is Evolving to Meet the Needs of Slab Floor Data Centers
