21 Ago 2018

La importancia de…

Melissa Rojas

Melissa Rojas - Consulting Engineer

La importancia de free cooling en los centros de datos

 

Para nadie es secreto que el enfriamiento de los centros de datos representa un importante valor del consumo de energía eléctrica y costo operacional, en algunos casos puede representar de un 30% a 45% del consumo total de CPD. Por lo que se ha hecho necesario estudiarlo y medirlo continuamente, buscando nuevas formas para reducir el costo de los equipos de climatización, incrementando así la eficiencia de los centros de cómputo. De esta necesidad y análisis salen herramientas como el CUE (efectividad del uso del carbono) y el PUE (efectividad del uso de la energía), que nos permite a los diseñadores y administradores de un centro de datos, analizar periódicamente cuanto de su poder de servicio, se pierde en infraestructura de soporte.

El clima es posiblemente el elemento que mayor impacto puede tener en el PUE, gracias a las diferentes zonas geográficas donde se ubican los centros de datos, algunos diseñadores han logrado aprovechar estas condiciones ambientales a su favor, para así enfriar los cuartos de cómputo y sus equipos, reduciendo de manera significativa los gastos eléctricos.

Ilustración 1 Free Cooling VS Mechanical Cooling

Cada vez que aprovechamos la baja entalpia[i] del aire exterior en nuestras condiciones ambientales, para el enfriamiento de nuestro centro de cómputo, hablamos de “Free Cooling”, que lastimosamente no es enfriamiento gratuito, sino, una reducción considerable en el consumo eléctrico de los equipos de refrigeración y una disminución en su uso; bajo este concepto nos enfocaremos en tres tipos de “enfriamiento gratuito”, a pesar de que hoy día podemos encontrar un sin número de combinaciones y propuestas en el mercado:

  • Free Cooling Directo: en este tipo de enfriamiento, se toma el aire fresco del ambiente, y con la ayuda de ventiladores, se ingresa al recinto directamente, convirtiéndose en el sistema más eficiente, ya que no tiene la necesidad de utilizar intercambiadores de calor. Para lograr una adecuada implementación de este sistema se debe considerar:
    • Para regular el caudal necesario y cumplir con los requerimientos del CPD, es necesario el uso de compuertas, conductos y sensores.
    • Si las condiciones del aire no cumplen con el rango permisible de nivel de humedad relativa necesitará también deshumidificadores y humidificadores.

Al ser de enfriamiento directo, por consecuencia, el aire debe ser filtrado, para así reducir o eliminar elementos externos como por ejemplo el polvo, que puede afectar la eficiencia del sistema.

[i] Entalpia: es la cantidad de energía contenida en un sistema, su variación muestra la cantidad de energía intercambiada por un sistema con su entorno.

Ilustración 2 Free Cooling Directo

  • Free Cooling Indirecto: en el enfriamiento indirecto, el aire fresco del ambiente pasa por un intercambiador de calor, enfriando el aire dentro del CPD. El aire del ambiente nunca entra en contacto con el del recinto, por lo que el aire no debe ser filtrado, sin embargo, si es necesario el uso de ventiladores para forzar el flujo del aire y así llevar a cabo la transferencia de calor.

Ilustración 3 Free Cooling Indirecto

  • Free Cooling con Agua o Glicol: en este tipo de enfriamiento el elemento que hace la transferencia es el agua o glicol, y no el aire como en los casos anteriores, por medio de tuberías es transportado dentro y fuera del recinto para realizar las transferencias de calor. En el primer intercambiador, el aire caliente del centro de datos se transfiere al fluido, en el segundo, el calor del fluido se transfiere al medio ambiente, volviéndolo a enfriar para que ingrese nuevamente al CPD. De todos los tipos este es el menos eficiente.

Ilustración 4 Free Cooling con Agua o Glycol

Puede ser que algunas zonas no posean la temperatura óptima del ambiente, para enfriar un centro de datos las veinticuatro horas del día, al darse este caso, una de las opciones es adicionar un sistema adiabático al Free Cooling, mediante un rocío de agua, se baja la temperatura del ambiente, permitiéndole nuevamente la operación Free Cooling. Otros centros de datos han optado por usar el Free Cooling durante la noche cuando las condiciones del ambiente permiten el enfriamiento natural, y durante el día utilizan su equipo convencional o la modalidad de expansión directa.

Para sacarle el mayor provecho a estos sistemas, no está de más a la hora de diseñar un centro de datos, considerar los siguientes aspectos:

  • El encapsulado de pasillos fríos reduce la cantidad de caudal necesario para el enfriamiento de los servidores, permite un mayor control de las condiciones de aire que ingresan a enfriar el servidor, y reduce costos de sobre enfriamiento y evita la mezcla de ambientes.
  • La distribución de energía debajo del piso impide el flujo del aire, generando puntos calientes que adicionan calor al centro de datos, requiriendo enfriamiento adicional. Una buena opción es utilizar Busways, generan menos calor, elimina los puntos calientes, aparte de requerir una instalación más rápida y sencilla.
  • La temperatura de set point o de suministro, hoy día ASHRAE permite una temperatura en la inyección de 18°C a 27°C, por lo que al subir el set point de nuestro CPD, se pueden aprovechar mas horas del día en modo Free Cooling.
  • Utilice los “blanking panels” en los espacios libres del rack, esto evita recircule el aire caliente por el gabinete, y obliga al aire a circular por los servidores.

Para finalizar, cuando hablamos de reducción de costos y gastos energéticos en el centro de datos, el Free Cooling es una buena opción para empezar, siendo una de las tecnologías mas eficientes y con amplia variedad de soluciones en el mercado, le ofrece a los administradores del CPD una solución adaptada a sus necesidades y condiciones, permitiendo alcanzar la máxima eficiencia; claro está, el éxito en este tipo de soluciones radica en la asesoría y soporte técnico de un equipo de trabajo experto y especializado, en soluciones para centro de datos.

Por: Ing. Melissa Rojas

Consulting Engineer, Ingenium LA