Refrigeração perimetral, por corredor e por rack para data center.
Qual a melhor alternativa ?
O maior desperdício e consequentemente o maior custo em um Data Center se refere a ineficiência ou escolha incorreta do seu sistema de refrigeração.
Os sistemas de ar condicionado para Data Center visam proporcionar a temperatura ideal para o funcionamento dos equipamentos de TI e ao mesmo tempo formas de eliminar o calor produzido pelos mesmos.
Existem três métodos básicos para a refrigeração do Data Center :
Cada sistema de ar condicionado para data centers cumpre duas funções vitais: fornecer capacidade de refrigeração global e distribuir o ar para as cargas de TI. A primeira função, fornecer capacidade de refrigeração global, é invariável para refrigeração por sala, fileira e rack. Em essência, isso significa que a capacidade de refrigeração global do sistema de ar condicionado expressa em quilowatts deve extrair a potência total da carga (kW) dos equipamentos de TI. As diversas tecnologias para executar esta função não variam, seja um sistema de refrigeração projetado para o nível de sala, fileira ou rack. A diferença mais importante entre refrigeração por sala, fileira e rack é a execução da segunda função chave: a distribuição de ar para as cargas. Ao contrário da distribuição de energia, na qual o fluxo é reduzido aos cabos e é claramente percebido como parte do design, a circulação de ar é apenas delimitada pelo design da sala, sendo que o trajeto do ar não é visível, com variações consideráveis entre as diferentes instalações. O controle do fluxo do ar é o mais importante objetivo das diferentes metodologias de design em sistemas de refrigeração.
Ok ! Então… Qual método devo utilizar em meu Data Center ?
A resposta a esta pergunta virá de um estudo e projeto detalhado das dissipações térmicas de todos os equipamentos a serem instalados no Data Center bem como da estimativa de seu crescimento.
Muitas das vezes teremos dois ou mais métodos combinadas em um Data Center. Cada uma destes métodos possuem pontos fortes e fracos.
A escolha do método correto irá gerar grande economia energética e consequentemente grande economia de dinheiro ao longo do tempo.
Vamos então detalhar os pontos fracos e fortes de cada método de refrigeração para Data Center.
É, sem dúvida, o método mais habitual para refrigeração de Data Center.
Instalam-se ar condicionados na sala dos equipamentos de TI e insulfra-se o ar por toda a sala, geralmente por baixo do piso elevado.
Através deste método, um ou mais sistemas de ar condicionado que trabalham em paralelo insuflam ar frio para o data center e extraem o ar quente do ambiente. O princípio básico deste método é que os condicionadores de ar não apenas oferecem capacidade de refrigeração, mas também funcionam como grandes misturadores que agitam e misturam constantemente o ar da sala para gerar uma temperatura média homogênea e evitar a produção de concentrações de calor. Esse sistema é eficaz desde que a energia necessária para misturar o ar for uma pequena fração do consumo total de energia do data center.
O design da arquitetura do ambiente será afetada fortemente pelas limitações apresentadas pelo ambiente, incluindo a altura do teto, o formato do local, obstruções acima e debaixo do piso, o layout do rack, a localização do CRAH, a distribuição de energia entre as cargas de TI, etc. Quando o fornecimento e os caminhos de retorno não estiverem confinados, a previsão de desempenho e uniformidade de desempenho são pobres e a densidade da energia será maior.
Outra carência significativa da refrigeração perimetral é que em muitos casos não é possível utilizar toda a capacidade nominal da unidade CRAH. Isso ocorre quando grande parte do ar frio proveniente das unidades CRAH retorna diretamente a ele sem ter o contato necessário com o equipamento de TI. Este ar desviado representa a circulação de ar da unidade CRAH que não ajuda a resfriar as cargas; em essência, trata-se de uma diminuição da capacidade de refrigeração geral. Como resultado, os requisitos de refrigeração das cargas de TI podem superar a capacidade de refrigeração da unidade CRAH, apesar do volume da capacidade anunciada.
A eficiência do modelo de refrigeração perimetral é aumentada significamente através de técnicas de contenção de corredor quente ou corredor frio.
Tanto a confinamento de corredor quente quanto de corredor frio são utilizadas para minimizar a mistura do ar quente com o ar frio nos data centers. Cada uma dessas soluções tem suas próprias vantagens exclusivas descritas em mais detalhes no artigo : Contenção do corredor quente ou do corredor frio? Qual a melhor técnica?
| Pontos Fortes | Pontos Fracos | |
| Agilidade | É possível modificar o padrão de distribuição de refrigeração para a adequação a densidades de potência de mais de 3 kW. | Menor eficácia quando todo o espaço não é abrangido. |
| Disponibilidade dos sistemas | As unidades de redundância podem ser compartilhadas entre todos os racks no data center. | É necessário o isolamento para separar fluxos de ar |
| Custo total de propriedade (TCO) | Pisos perfurados facilmente reconfiguráveis. | O envio de ar obriga ao superdimensionamento da capacidade; os requisitos de pressão para envio de ar sob o piso são determinados em função do tamanho da sala e da profundidade do piso. |
| Capacidade de manutenção | Os equipamentos de refrigeração serão colocados no perímetro ou fora do ambiente, mantendo os técnicos longe do equipamento de TI. | Requer a presença de um técnico ou especialistas treinados para fazer o serviço |
| Capacidade de Administração | Sistemas maiores simplificam o número de pontos que devem ser conectados e gerenciados | Requer treinamento avançando no desempenho do serviço; impossibilidade de fornecimento de análises em tempo real |
Também denominada refrigeração inRow, consistem em insulframos o ar frio diretamente no corredor frio e recolhe-lo imediamente no corredor quente.
As unidades de refrigeração são dedicadas à fileira, normalmente entre racks.
Em comparação com a refrigeração por sala tradicional, com confinamento, o caminho de circulação de ar é mais curto e melhor definido. Além disso, a circulação de ar é muito mais previsível, pode ser utilizada toda a capacidade nominal da unidade CRAH e uma maior densidade de potência é atingida.
O layout por corredor permite que a capacidade de refrigeração e a redundância atendam à demanda real das fileiras específicas. Por exemplo, uma fila de racks pode executar aplicações de alta densidade, como servidor blade, enquanto outras filas atendem a aplicações de baixa densidade de potência, como gabinetes de comunicações. Aliás, é possível visar a uma redundância N+1 ou 2N para determinadas fileiras.
Do mesmo modo que na refrigeração perimetral, a eficiência é aumentada significamente através de técnicas de contenção de corredor quente ou corredor frio.
| Pontos Fortes | Pontos Fracos | |
| Agilidade | Planejamento otimizado para a densidade da energia; a capacidade de refrigeração poderá ser facilmente compartilhado | Planejado em função do layout do corredor quente e do corredor frio |
| Disponibilidade dos sistemas | Unidades de redundância podem ser compartilhadas em vários racks em um pod; o acoplamento sem vãos eliminam os gradientes da temperatura vertical | A redundância é necessária para cada pod de racks |
| Custo total de propriedade (TCO) | Capacidade para atender aos requisitos de refrigeração, planejamento e engenharia podem ser eliminados ou reduzidos | Os custos iniciais deste enfoque poderão ser mais elevados que os aumentos acarretados pelo tamanho do data center. |
| Capacidade de manutenção | Componentes modulares precisam de menos tempo de inatividade; os componentes padronizados precisam de menos conhecimentos técnicos. | O equipamento de refrigeração será colocado no corredor onde os técnicos estarão trabalhando ao lado do equipamento de TI. |
| Capacidade de Administração | Facilidade de navegação através do menu da interface e habilidade de fornecimento da Análise de Falha Preditiva aproximada. | Implantações maiores requerem vários pontos de conexão. |
Na refrigeração por Rack as unidades de refrigeração são dedicadas aos racks em que são acopladas.
Comparado à refrigeração perimetral, corredor os caminhos de circulação de ar são ainda mais curtos e melhor definidos, de maneira que a circulação do ar é totalmente imune a qualquer mudança na instalação ou restrição da sala. Toda a capacidade da unidade CRAH pode ser utilizada e é possível atingir maior densidade de potência (até 50 kW por rack).
O design de refrigeração por rack permite que a capacidade de refrigeração e a redundância atendam a demanda real dos racks específicos, por exemplo, diferentes densidades de potência para servidores Blade em comparação com os gabinetes de comunicações. Aliás, é possível visar a uma redundância N+1 ou 2N para determinados racks. Em comparação, a refrigeração por corredor só permite que estas características sejam especificadas no nível de fileira, e a refrigeração perimetral só permite que sejam especificadas no nível da sala.
| Pontos Fortes | Pontos Fracos | |
| Agilidade | Planejamento otimizado para a densidade de potência; isolamento com o sistema de refrigeração existente | A capacidade de refrigeração por rack não utilizada não pode ser aproveitada por outros racks. |
| Disponibilidade dos sistemas | O acoplamento sem vãos eliminam os pontos quentes e gradientes de temperatura verticais; soluções padronizadas para minimizar erros humanos. | A redundância é necessária para cada rack. |
| Custo total de propriedade (TCO) | A pré-engenharia do sistema e os componentes padrão eliminam ou reduzem o planejamento e engenharia. | É provável que o superdimensionamento do sistema de refrigeração e a capacidade a ser desperdiçada aumentará os custos iniciais |
| Capacidade de manutenção | Componentes padronizados precisam de menos conhecimentos técnicos; a equipe interna pode realizar a manutenção e os reparos de rotina. | A redundância 2N é necessária para os reparos e manutenção do sistema concorrente. |
| Capacidade de Administração | Facilidade de navegação através do menu da interface e habilidade de fornecimento da Análise de Falha Preditiva. | Implantações maiores requerem vários pontos de conexão. |
Não há um melhor modelo a ser adotado.
Tudo depende da densidade de cargas e perspectivas de crescimento.
A refrigeração perimetral é ideal para racks com cargas aproximadas de 3KW.
Quando realizamos o confiamento de corredor podemos utilizar a refrigeração perimetral para racks de aproximadamente 6KW.
Quando a potência dissipada pelos equipamentos aumenta muito, necessário se faz a complementação da refrigeração perimetral com a utilização de refrigeração por corredor e o seu confinamento.
Para racks de densidade de potencia de aproximadamente 30KW necessário se faz a implantação do modelo de refrigeração por rack.
Toda análise tem que ser feita caso a caso…
-Poxa… Mas eu poderei ter racks de diferentes potencias em meu Data Center…
Como farei ?
Para aqueles casos em que há diferentes potencias de racks em um Data Center, podemos, no projeto, criar áreas de diferentes densidades de potência dentro de um Data Center e utilizar metodos variados para sua refrigeração.
Por exempo : Podemos ter um Data Center com refrigeração perimetral, dispostos em corredor quente e corredor frio, sendo que determinados corredores possuiriam reforços de refrigeração através da utilização de ar condicionados inrow com confinamento de corredor.
Assim locamos nossos equipamentos em determinados corredores de acordo com sua demanda por refrigeração.
Importante também se faz entender qual a faixa de temperatura ideal para cada equipamento a fim de não haver nem um superdimensionamento nem um sobredimensionamento do sistema de refrigeração do Data Center.
A melhor maneira para se garantir um bom projeto de refrigeração é seguir as recomendações da Ashare ( Associação associação internacional internacional de engenheiros engenheiros de AVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) da qual participam os principais fabricantes de equipamentos de TI que ditam quais as temperaturas ideais de seus equipamentos para se ter a máxima performance, sejam servidores, switches os storages.
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