O que Ar Condicionado de Precisão significa agora? Ele ainda é uma necessidade para os espaços de TI?

Há apenas alguns anos, a necessidade de manter o controle preciso da temperatura e da umidade em um espaço de TI era uma das grandes prioridades dos gestores de data centers e um dos principais motivadores por trás da compra de sistemas de ar condicionado de precisão. Nos últimos anos, entretanto, a Sociedade Americana dos Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Condicionamento de Ar (ASHRAE) relaxou suas recomendações e ampliou as faixas de temperatura e umidade consideradas apropriadas para ambientes que abrigam equipamentos de TI sensíveis, incluindo data centers, salas de servidores, gabinetes de rede, salas de tecnologia ou outros espaços como ambientes com equipamentos médicos, laboratórios e centrais de telecomunicações. Consequentemente, a refrigeração de precisão, no seu sentido mais literal, não é mais vista como uma necessidade absoluta como já foi um dia.

Entretanto, o gerenciamento térmico de TI adequado certamente permanece uma prioridade essencial. Ares condicionados de precisão - ou sistemas de refrigeração com grau para data centers - são ainda muito necessários, mesmo se os setpoints precisos (com tolerância de 1 ou 2 graus) de temperatura e umidade não sejam mais obrigatórios. Em parte, o motivo disto é que apesar do espectro de temperaturas permitidas no espaço no de TI ter sido ampliado, também aumentou a quantidade de calor gerada pelos cada vez mais sofisticados servidores necessários para dar suporte às potentes - e intensas em dados - aplicações atuais, incluindo a Internet das Coisas (IoT), inteligência artificial (IA) e outras. E manejar aquele calor adequadamente é essencial para garantir que os equipamentos de TI tenham um desempenho em níveis ótimos.

Além disso, as consequências por exceder os limiares recomendados de temperatura são tão sérias quanto sempre foram. Calor excessivo pode prejudicar o equipamento, levando a falhas nos componentes ou, às vezes, o desligamento total do sistema e tudo pode acontecer em uma questão de minutos. Falhas em equipamentos de TI em geral viram uma bola de neve até chegar a um downtime não planejado para um negócio, que tem um preço extremamente alto que excede o custo das avarias nos equipamentos e inclui perda de oportunidade de receita, disrupção no atendimento ao cliente e danos à reputação que podem persistir muito depois do equipamento ter sido reparado e do negócio estar novamente funcionando.

Para ajudar a evitar ameaças potencialmente desastrosas para a continuidade crítica aos negócios, o condicionamento de ar de precisão - ou o que a Vertiv normalmente se refere como gerenciamento térmico - é ainda muito necessário em data centers e espaços de TI.

Sistemas de ar condicionado prediais podem refrigerar equipamentos de TI tão bem quanto sistemas de ar condicionado de precisão?

Em alguns espaços de TI, como salas de tecnologia ou de servidores, localizados em um prédio administrativo, os gerentes de facilities muitas vezes dependem do sistema de refrigeração de conforto do prédio para manter o ambiente no espaço de TI. É verdade que uma solução de AC comercial pode ajudar a controlar a temperatura, a umidade e a qualidade do ar nessas salas, mas os sistemas são falhos em diversos pontos, começando pelo fato de que a refrigeração de conforto para pessoas e a refrigeração de precisão para espaços de TI têm seus projetos de engenharia específicos para fins muito diferentes.

Pense assim: carros e camionetes compartilham os mesmos componentes básicos (motor, direção, freios, etc.), mas você não escolheria um sedan para um passeio de trilha ou para um rali. Em outras palavras, os veículos são feitos a aplicações muito diferentes. O mesmo é verdadeiro para os sistemas de ar condicionado de precisão, ou gerenciamento térmico.

Especificamente, essas soluções de refrigeração especializadas são construídas para fazer o seguinte:

• Lidar com a singular carga de calor concentrada gerada pelos equipamentos de TI. Os atuais equipamentos de TI sofisticados geram uma quantidade de calor considerável. E quando você considera o aumento contínuo na indústria das densidades médias dos racks em conjunto com o crescimento dos sites menores, de edge, se torna claro que sistemas de ar condicionado predial comerciais não são equipados para acomodar as cargas de calor mais altas e concentradas. Além disso, diversos espaços usados hoje por TI não foram originalmente projetados para alojar equipamentos críticos, criando condições ambientais menos do que ideais e que podem trazer desafios adicionais de refrigeração que tornam as soluções de refrigeração de conformo ainda menos eficazes.
  Soluções de refrigeração com grau de data center, por outro lado, são engenheiradas especificamente para controlar o calor nesses espaços. Esses sistemas de gerenciamento térmico são projetados para coletar o calor destes espaços pequenos e densos e rejeitá-lo de um entre diversos métodos, dependendo do tipo de sistema escolhido.
• Funcionar 24 horas por dia, 365 dias por ano, independentemente da temperatura externa. Quando está frio do lado de fora, prédios de escritórios não precisam de ar condicionado. Mas espaços de TI ainda precisam. Assim como os supermercados precisam de equipamentos especiais para manter congelados os sorvetes mesmo que a temperatura externa esteja abaixo de zero, os data centers e outros espaços de TI precisam de uma forma de remover o calor independentemente da temperatura externa. Mas a maioria dos sistemas de refrigeração de conforto são apenas feitos para funcionar quando a temperatura externa estiver acima de 12,7 graus Celsius. Além disso, independentemente da temperatura externa, alguns sistemas de AC comerciais desligam fora do horário comercial e nos finais de semana, deixando os equipamentos de computação - que estão sempre ligados - sem proteção.
  Sistemas de refrigeração com grau de data center superam esses problemas e são especialmente projetados para operar o tempo todo - mesmo quando a temperatura externa cai para -1 C ou são 2 horas da manhã de um domingo. Isso garante que o seu equipamento seja sempre adequadamente refrigerado.
• Dedicar a maioria da sua capacidade para controlar a temperatura da sala. Com um sistema de refrigeração predial normal, a capacidade é dividida entre as tarefas de refrigerar a sala e remover a umidade do ar para manter as pessoas confortáveis durante as épocas mais quentes do ano. Até 40% da capacidade total deste sistema pode ser canalizada para lidar com a umidade. Nesse caso, a taxa de calor sensível é de 0,6 - o que significa que apenas 60% da capacidade de refrigeração está destinada para mudar a temperatura do ar.
  Em espaços de TI, isso significa muito desperdício. Equipamentos de TI tendem a gerar calor seco e intenso, então, eles não precisam que tanta capacidade seja destinada à umidade. De fato, se um sistema de refrigeração de conforto de 100 quilowatts (kW) é comprado para refrigerar 100 kW de carga de TI, a solução provavelmente irá falhar - uma vez que a capacidade do sistema para refrigeração de TI será de apenas 60 kW.
  A maioria dos sistemas de refrigeração de precisão atuais são projetados com uma taxa de calor sensível de pelo menos 0,90. Ou seja, 90% da capacidade de refrigeração é dedicada a refrigerar os equipamentos de TI e os restantes 10% da capacidade são dedicados a remover a umidade que pode se infiltrar na sala, vinda do exterior. Diversos sistemas de gerenciamento térmico Vertiv™ oferecem uma taxa de calor sensível de 0,95.

Como funciona um sistema de gerenciamento térmico com grau de data center?

Embora haja diversos tipos de ar condicionado ou sistemas de gerenciamento térmico de precisão projetados para atender às necessidades únicas de uma variedade de aplicações, todos os sistemas, em geral, funcionam da mesma maneira. O equipamento fornece temperatura de ar ótima para os ventiladores nas entradas dos equipamentos de TI usando uma unidade, ou unidades, instalada no espaço de TI, no perímetro da sala, na fila, nos racks ou no teto se o espaço no piso for muito caro. Essas unidades interiores usam refrigeração ou dependem de água gelada ou refrigerante a base de glicol para resfriar o ar. Elas usam ventiladores e o fluxo de ar para orientar o ar frio para os lugares certos.

Ao mesmo tempo, o ar quente gerado pelo equipamento conectado é coletado e rejeitado do espaço de TI. A unidade de rejeição de calor do sistema de gerenciamento térmico remove o calor de uma de diferentes formas:

• Canalizando-o para uma central de água gelada do prédio. Sistemas de refrigeração por água gelada, como o inovador sistema Vertiv™ Liebert® CW, são uma boa escolha para grandes data centers que têm acesso a uma central de água gelada. Para espaços menores, ou espaços em prédios altos, onde não é viável rejeitar o ar para o exterior, uma solução de refrigeração perimetral compacta, como o Vertiv™ Liebert® PCW, ou mesmo um sistema de refrigeração de precisão montado no teto, como a versão de água gelada com zero footprint Vertiv™ Liebert® Mini-Mate, podem eficientemente coletar e enviar o calor para a central de água gelada do prédio através de um circuito de encanamento comum.
• Rejeitando-o para o exterior. Sistemas de expansão direta refrigerados a ar unem uma unidade de ar condicionado de sala de computador (CRAC) interna com uma unidade de rejeição de calor externa e usam o ar ambiente externo para resfriar o refrigerante. Estes sistemas, como o Vertiv™ Liebert® DS, são extremamente confiáveis por não dependem de outros sistemas prediais para resfriar o ar rejeitado. Entretanto, cada unidade requer seu próprio encanamento e unidade de rejeição de calor externa, o que pode tomar um espaço valioso.
• Rejeitando-o para um circuito de água morna do prédio. Sistemas de expansão direta refrigerados a água, como o Vertiv™ Liebert® PDX, unem diversas unidades de CRAC internas com um circuito de água morna do prédio, geralmente usando um sistema de torre de refrigeração onde o refrigerante é resfriado pela água processada. Salas de pequeno e médio porte em instalações onde exista um sistema de água do prédio são boas candidatas a essa solução.
• Conectando-se a uma unidade refrigeradora por fluido externa, como um drycooler. Sistemas de expansão direta refrigerados a glicol conectam diversas unidades de CRAC internas com um circuito de drycooler e sistema de bombeamento, o qual faz circular uma solução de anticongelamento de água morna e glicol para resfriar o refrigerante. Salas de pequeno e médio porte podem se beneficiar desse tipo de sistema, mas deve haver espaço suficiente no telhado para acomodar o drycooler e as bombas.

Componentes Adicionais do Sistema de Gerenciamento Térmico

Além das unidades internas e dos componentes de rejeição de calor, as soluções de gerenciamento térmico muitas vezes incluem outros componentes críticos ou podem trabalhar em conjunto com outros hardwares e softwares para otimizar a estratégia de refrigeração. Esses componentes incluem:

• Sistema de controle: A maioria dos sistemas de gerenciamento térmico vem com um nível básico de controle que permite ao pessoal do data center ajustar e monitorar a temperatura, a umidade e o fluxo de ar no espaço de TI. Controles avançados ou inteligentes podem ser usados para colocar múltiplas unidades em rede dentro de um espaço, tanto para fins de redundância como de eficiência. Quando unidades de refrigeração são colocadas em rede, elas não "brigam" nem trabalham uma contra a outra, com algumas unidades esquentando e umidificando enquanto outras estão refrigerando e desumidificando, desperdiçando energia no processo. Ao contrário, unidades em rede trabalham juntas como um time para otimizar o desempenho da refrigeração e de energia. As unidades em rede também aumentam a confiabilidade do sistema. Se uma tiver algum problema, as outras no time assumem sua função, oferecendo um nível adicional de proteção para os equipamentos de TI.
• Sensores: O posicionamento estratégico de sensores nos espaços de TI ajuda os gestores de data centers a ter informações sobre a temperatura exata do ar de fornecimento para os equipamentos de TI. Esses dados são usados para garantir que o sistema de gerenciamento térmico proporcione apenas tanta refrigeração quanto necessário, reduzindo o consumo de energia e evitando o provisionamento em excesso.
• Monitoramento centralizado e remoto e emissão de alertas: Os hardwares e softwares certos de monitoramento mantêm a equipe do data center sempre atualizada sobre as condições nas salas de TI, o que é especialmente importante no caso de instalações remotas ou distribuídas ou quando as equipes de TI estão trabalhando de fora do site. Com a solução certa, a equipe de TI pode monitorar todos os sites dentro de sua rede a partir de uma instalação central. Além disso, muitas soluções incluem sistemas de notificações e alarmes para alertar aos membros da equipe sobre falhas em componentes ou condições ambientais que podem estar saindo dos limites de operação especificados, então, eles podem ser proativos e enfrentar as situações antes que um problema ocorra.

Quais são os recursos mais importantes em uma solução de gerenciamento térmico com grau de data center?

Embora os sistemas de refrigeração precisem trabalham de forma confiável, eles também devem trabalhar da forma mais eficiente possível. Sistemas de gerenciamento térmico para TI são responsáveis por aproximadamente 38% do consumo total de energia de um data center típico. É imperativo escolher um sistema de refrigeração de precisão, ou de gerenciamento térmico, que seja construído tanto para a confiabilidade quanto para a eficiência.

Alguns recursos para se buscar incluem:

• Compressores e ventiladores de capacidade variável. Ter componentes que podem se ajustar às condições reais da sala no momento - para proporcionar apenas tanta refrigeração e fluxo de ar quanto necessário - é essencial para controlar o uso e gastos de energia de forma a garantir a sustentabilidade. Por exemplo, tecnologias de ventiladores de velocidade variável podem modular automaticamente para cima e para baixo, de 25 a 100% dependendo do sistema. Ao equiparar a saída do fluxo de ar com os requisitos da carga no espaço, ao invés de operar com a carga pico 100% do tempo, esses ventiladores podem reduzir o consumo de energia dos ventiladores em até 76%.
• Fonte a alimentação de energia e compressores duplos para redundância. Ares condicionados de precisão, ou sistemas de gerenciamento térmico, devem ser engenheirados para proporcionar uma operação 24 horas por dia e proteger contra potenciais falhas em componentes. Busque redundância incorporada para os componentes chaves. Colocar as unidades em rede, como uma equipe, pode também ajudar a garantir 100% de disponibilidade dos equipamentos.
• Sistemas de economização. Sistemas opcionais de economização permitem às unidades de refrigeração aproveitarem as temperaturas do ar externo para ajudar a atender à necessidade de refrigeração interna. Por exemplo, um economizador a refrigerante bombeado pode ser usado em um sistema refrigerado a ar, onde uma pequena bomba circula o refrigerante gelado quando a temperatura ambiente externa for baixa o suficiente. A economização é também uma opção em sistemas de expansão direta refrigerados a água ou a glicol onde a temperatura da água ou do glicol caem devido às frias temperaturas ambiente externas. Independentemente do tipo de sistema, a economização reduz a quantidade de resfriamento ou refrigeração mecânica necessária e, portanto, reduz o consumo de energia consideravelmente.
• Umidificador opcional. Para evitar descargas eletrostáticas que podem avariar os servidores ou para aumentar a capacidade de refrigeração quando usando um sistema evaporativo de refrigeração, um umidificador pode acrescentar a umidade necessária em um data center ou espaço de TI.
• Filtração de ar de alta eficiência. Isso promove a limpeza do ar no espaço e evita que a poeira e resíduos comprometam o desempenho dos equipamentos de TI sensíveis.

Escolhendo a solução de gerenciamento térmica certa para a sua aplicação

Como esse artigo ilustra, há diversos fatores a serem considerados ao selecionar um ar de precisão ou uma solução de gerenciamento térmico para TI. Entretanto, para a maioria das aplicações, as escolhas se resumem em três principais fatores:

1. Carga na sala. O sistema de refrigeração precisa ser dimensionado para atender a carga na sala. A carga é a soma de todos os equipamentos de TI na sala mais a iluminação e quaisquer cargas causadas pela introdução de ar externo ou migração de calor através das paredes externas. O equipamento de gerenciamento térmico vem em uma variedade de capacidades. A Vertiv oferece sistemas que variam de 2,5 a 400 kW para acomodar todos os tipos de aplicação.
2. Tamanho do espaço e logística. Refrigerar um data center grande é obviamente um desafio diferente do que refrigerar um gabinete de rede pequeno, e o espaço em si determinará o tipo de solução a ser escolhida. Data centers grandes, tradicionais e com piso elevado podem acomodar unidades de ar condicionado de precisão maiores que podem ser instalados no perímetro da sala ou nas filas. Salas de TI menores podem precisar de uma unidade que possa ser colocada dentro do rack ou no teto.
3. Método de rejeição de calor. Como você removerá o calor do espaço é normalmente o fator decisivo na escolha do sistema de refrigeração. A melhor opção depende de quais sistemas prediais estão disponíveis (Você pode conectar a uma central de água gelada ou sistema de torre de refrigeração existente?) e da arquitetura da instalação (É possível rejeitar o calor para o exterior?). O espaço no piso e a disponibilidade de espaço externo ou no telhado também são importantes.. Considerar todas essas questões, bem como a eficiência, os custos operacionais e as preocupações ambientais ajudarão a determinar qual tipo de refrigeração de precisão ou sistema de gerenciamento térmico de TI funcionará melhor no seu espaço.

A tabela abaixo pode ajudá-lo a comparar os diferentes tipos de solução disponíveis e proporciona exemplos de cada um para você considerar:

Controle o seu ambiente de TI

Finalizando, um sistema de gerenciamento térmico verdadeiro e completo proporciona mais do que uma forma de coletar e rejeitar calor em um espaço de TI. Embora o controle preciso da temperatura - mantendo a temperatura com limite de tolerância de um a dois graus - não é uma questão como já foi, o gerenciamento térmico continua a ter um papel crítico na operação de qualquer data center ou espaço de TI. O sistema de gerenciamento térmico certo - complementado com controles inteligentes e sensores avançados, recursos que melhoram a eficiência e uma solução de monitoramento - proporciona aos colaboradores do data center a capacidade de gerenciar com eficiência o ambiente e otimizar o desempenho dos equipamentos 24 horas por dia, protegendo conta falhas no sistema e downtimes caros para o negócio.