Contenção do corredor quente ou do corredor frio? Qual a melhor técnica?

Contenção do corredor quente ou do corredor frio?

De acordo com recente pesquisa da UPTIME INSTITUTE, 80% dos grandes Data Centers implantaram ou contenção do corredor frio ou do corredor quente. Embora a pesquisa tenha sido executada em grandes Data Centers os pequenos e médios Data Centers também estão adotando esta contenção devido ao grande ganho na refrigeração e na economia de energia elétrica.

Mas qual a solução é a melhor? Enclausuramos o corredor quente ou o corredor frio?

Este artigo visa esclarecer as diferenças entre as duas metodologias mostrando os benefícios e restrições de cada uma.

Entenda a importância do contenção de corredores em Data Centers

Primeiro, é importante entender que o objetivo do enclausuramento do corredor frio e do corredor quente é o mesmo: melhorar a temperatura do ar de entrada para os servidores com redução do custo operacional e incremento na capacidade de refrigeração.

Em um Data Center o espaço é frequentemente subutilizado, porém suas capacidades elétrica e de climatização são frequentemente superdimensionadas.

Um Data Center típico consome em média de 5 a 7 kW por rack, no entanto, contém alguns racks ou regiões com cargas térmicas significativamente mais altas ocasionando uma climatização superdimensionada para o Data Center como um todo e a um aumento dos gastos com energia.

Os gerentes de Data Center vêm adotando de maneira crescente os sistemas de contenção de ar para lidar com as cargas térmicas elevadas. Em Data Centers típicos, os sistemas de contenção são utilizados para separar de forma eficiente o ar frio fornecido pelos equipamentos de ar condicionado do ar quente expelido pelos equipamentos reduzindo-se o consumo de energia do sistema de climatização.

Sistemas de contenção tais como o enclausuramento de corredor frio e do ar quente (utilizando dutos de exaustão vertical) previnem a mistura das correntes de ar frio e quente e permitem uma economia de energia no sistema de climatização de até 40%. Isto permite que os chillers ou condensadoras operem de forma mais eficiente, o que reduz o consumo de energia. Um gabinete com fechamento hermético é crítico para obter este nível de economia pois há uma maior eficiência energética, bem como um máximo desempenho do sistema de climatização com um sistema de contenção.

A utilização do espaço também pode ser melhorada pela utilização de sistemas de gabinetes de contenção que otimizem a separação do ar frio do ar quente. Se a energia e a climatização forem gerenciadas de forma eficiente, os racks podem ser provisionados para cargas térmicas de 15kW ou mais (por rack).

Devido ao crescimento constante dos custos de construção e de energia, o superdimensionamento e subutilização dos Data Centers não são mais sustentáveis e resultam em despesas operacionais (OpEx) e de capital (CapEx) mais altas.

Problemas térmicos em ambientes de Data  Center

Os problemas térmicos de ambientes de  Data Centers  não são podem mais ser desprezados, entre eles:

• Recirculação do ar quente – o ar proveniente da exaustão dos racks retorna para o interior do equipamento;
• Vazamentos – a má vedação de pontos específicos, como furos no piso elevado, levam à passagem de ar frio/quente fora de seus respectivos corredores;
• Mistura do ar frio e quente – essa mistura gera perda da eficiência de energia de refrigeração;
• Obstrução da passagem de ar – a obstrução aumenta a resistência térmica no interior do rack

Os operadores de Data Center devem estar capacitados a lidar com problemas típicos destas instalações. Estes são geralmente:

• Suprimento de ar para a refrigeração do ambiente insuficiente;
• Suprimento de ar para a refrigeração excessivo, aumentando a velocidade de circulação do ar, e consequentemente o by-pass de ar frio com o quente;
• Utilização do sistema de refrigeração de maneira inadequada sem um ajuste fino dos parâmetros de refrigeração do sistema de refrigeração;
• Super utilização do sistema de refrigeração a fim de anular os pontos de calor (hot spots).

Um dos objetivos em melhorar a utilização de dispositivos que maximizem a eficiência do sistema de refrigeração é a eliminação dos pontos de calor (hot spots), os quais se tornam um risco em ambientes de alta densidade de calor.

Benefícios e restrições do confinamento de corredores frios em Data Centers

 Os corredores frios enclausurados promovem a separação física do ar frio insuflado do ar quente de exaustão através do confinamento do corredor frio. Eles oferecem uma abordagem focalizada de arrefecimento onde as temperaturas do ar de admissão dos equipamentos encontram-se perto da temperatura do ar insuflado pelo piso elevado. No entanto, isso resulta em um ambiente externo ao corredor frio de alta temperatura.

Benefícios:

• Geralmente mais barato;
• Mais fácil de ser implementado. Não requer estrutura adicional para conter o ar quente de exaustão e retorna-lo para o equipamento de refrigeração;
• Somente requer portas e teto para fechamento do corredor;
• É mais fácil realizar o “retrofit” em Data Centers existentes, particularmente quando há obstruções acima dos corredores tais quais distribuição elétrica, cabeamento lógico, dutos, sistemas de iluminação, etc;
• Durante uma falha de inicialização do sistema de energia ( Grupo motor Gerador), que está alimentando o ar condicionado, ou demora adicional de sua inicialização, a contenção do corredor frio propicia aos servidores um “pulmão” adicional de ar frio ( ar frio contido no corredor) que permitirá aos servidores funcionamento por maior espaço de tempo antes do desligamento por sobre temperatura.

Restrições:

• No confinamento do corredor frio, o Data Center, como um todo, torna-se o corredor quente podendo ficar muito quente;
• Pode não haver qualquer espaço, fora do enclausuramento, com um perfil de temperatura adequado para equipamentos que, por qualquer motivo, não sejam compatíveis com a instalação no sistema de contenção tal como um robô de backup em fita ou um mainframe. Isso poderia significar baixar a temperatura de fornecimento e perder alguns desses benefícios econômicos para fornecer um ambiente adequado para alguns desses eletrônicos não contidos.
• Aumenta a mistura do ar de retorno e reduz o delta T;
• O ar condicionado que escapa por aberturas no piso elevado, para equipamentos tais como PDUs, penetram nas vias de ar de escape que regressam às unidades de arrefecimento. Isso reduz a eficiência do Sistema;
• O confinamento completo do corredor frio cria o que os códigos NFPA chamam de “volume separado”. Há a necessidade, com isso, de haver supressão de incêndio para o espaço total do centro de dados e, em seguida, supressão adicional do fogo para o corredor frio contido, ou o confinamento deve ser conectado ao Sistema de detecção de fumaça e remover a obstrução ao sistema de alarme de fumaça.
• Se a altura do seu piso elevado for muito pequena, talvez  não se consiga adotar uma solução de contenção de corredor de ar frio, visto que o piso elevado é utilizada para conduzir o ar frio para os racks. Da mesma forma, o cabeamento, conduítes e tubulação localizados sob o piso elevado podem causar resistência ao fluxo de ar frio, limitando a eficácia de uma solução de contenção de corredor de ar frio.

Benefícios e restrições do confinamento de corredores quentes em Data Centers

Neste caso, o corredor quente é separado fisicamente dos demais ambientes de produção. O objetivo do sistema é capturar o ar quente de exaustão eliminá-lo ou devolvê-lo às unidades refrigeradoras. O restante do ambiente torna-se uma sala refrigerada.

Benefícios:

• Área aberta da sala é um ambiente frio..
• A fuga de ar por aberturas de piso elevado na área maior da sala vai para o espaço frio.
• Geralmente mais eficaz.
• O confinamento de corredor quente é mais tolerante para racks de rede e equipamentos independentes, como storages e robos de fita que podem ter que ficar fora da arquitetura de contenção, isto é, eles ficarão na área de temperatura mais baixa da sala de computadores.
• A contenção do corredor quente pode funcionar bem em um ambiente sem piso elevado simplesmente inundando o Data Center com um volume adequado de ar de refrigeração e contendo o ar de exaustão.

Restrições:

• Requer um caminho contido para que o ar flua do corredor quente para as unidades de resfriamento. Muitas vezes um forro falso é usado como plenum de ar de retorno.
• Geralmente mais caro.
• Temperaturas mais elevadas no corredor quente criam condições desconfortáveis para os técnicos que trabalham em equipamentos ão há altura do teto suficiente acima dos  racks, não se poderá instalar um forro falso para uso como um duto de retorno de ar, que é uma exigência para alguns tipos de soluções de contenção de corredor de ar quente.

E então? Qual dos dois confinamentos é o melhor?

 Como explicado acima tanto a solução de confinamento de ar frio quanto a de ar quente apresentam benefícios e restrições. A melhor opção é utilizar os benefícios de ambos os confinamentos eliminando ao máximo as restrições.

Esta opção é alcançada fazendo-se o confinamento tradicional do corredor frio e utilizando-se racks com chaminé adaptada na parte traseira ( sendo a mesma totalmente vedada) de modo que o ar quente exaurido pelos servidores são direcionados para cima do forro falso ( tornando-se um plenum de ar quente) retornando assim para o ar condicionado sem contaminação do ar do ambiente.

Você já planejou a contenção de corredores em seu Data Center? Gostou das nossas dicas? Conte a sua experiência e tire suas dúvidas nos comentários!

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