- La evolución de los métodos de enfriamiento por agua helada para centros de datos con piso de losa
Los centros de datos son cada vez más complejos en términos de tamaño y consumo energético. Como resultado, es posible implementar un enfriamiento eficiente en el centro de datos para satisfacer las necesidades de estas operaciones a gran escala. Los sistemas de enfriamiento por agua helada se han utilizado por décadas como una manera efectiva de controlar las temperaturas elevadas en los centros de datos, pero estos deben evolucionar para satisfacer las necesidades de los diseños de centros de datos con piso de losa.
En este artículo, analizaremos la manera en la cual está evolucionando el enfriamiento por agua helada para satisfacer las necesidades de la moderna infraestructura del centro de datos. Además, echaremos un vistazo a las actuales tendencias y avances en la tecnología de enfriamiento por agua helada y evaluaremos su efectividad a la hora de mantener temperaturas estables y consistentes en el centro de datos, y minimizar los costos operativos.
¿Qué es el enfriamiento del centro de datos por agua helada?
El enfriamiento por agua helada es un tipo de enfriamiento para centros de datos que utiliza agua helada para eliminar el calor de los servidores. El enfriamiento por agua helada se ha convertido en parte esencial de la moderna infraestructura del centro de datos, ya que ofrece un enfriamiento confiable con un consumo energético y costos menores. Los centros de datos pueden mejorar sus capacidades de gerenciamiento térmico por medio de combinar los sistemas de enfriamiento por aire con los de agua helada y a la vez reducir los costos energéticos.
Esto es posible al utilizar el agua helada para enfriar el aire más caliente en el centro de datos antes de que llegue a los servidores. Luego, el aire enfriado vuelve a circular a los racks de servidores, donde continúa enfriando el equipo hasta que las temperaturas se encuentren dentro de los límites aceptables.
Este proceso garantiza que se eviten los puntos calientes, y las temperaturas se mantienen consistentes en todo el entorno del centro de datos. Las organizaciones pueden reducir considerablemente los costos operativos en general y mantener un rendimiento óptimo de su infraestructura de TI.
El enfriamiento por agua helada para centros de datos con piso de losa
Este tipo de enfriamiento puede usarse tanto en centros de datos de piso elevado como de losa, pero es ideal para aquellos con piso de losa debido a su diseño de alta eficiencia. El enfriamiento por agua helada ofrece muchas ventajas sobre los sistemas de aire acondicionado tradicionales, como un mayor consumo energético, menores costos operativos y una mayor confiabilidad.
Sin embargo, existen algunas consideraciones específicas a la hora de implementar este sistema de enfriamiento para centros de datos. Estas incluyen la necesidad de infraestructura de enfriamiento adicional, como bombas y plantas de enfriamiento, así como una planificación cuidadosa con respecto al control de la humedad.
En los últimos años, el sistema de enfriamiento por agua helada para centros de datos con piso de losa ha experimentado varios avances importantes.
Además, los avances en la tecnología de automatización han permitido un mayor control sobre las temperaturas operativas y una gestión más eficiente de cargas térmicas específicas. Esto ha llevado a un mejor rendimiento del enfriamiento del centro de datos en general y una mayor confiabilidad del sistema.
El agua helada y el free-cooling
El enfriamiento por agua helada puede complementarse con el free-cooling para aumentar la eficiencia. El free-cooling aprovecha la temperatura del aire ambiente para reducir la necesidad de plantas de enfriamiento mecánicas. Este tipo de sistema funciona mejor si se combina con agua helada para aprovechar ambas fuentes de enfriamiento.
Por ejemplo, el sistema de agua helada puede utilizarse durante los periodos de mayor demanda y el free-cooling se hará cargo durante las horas de menor demanda. Al aprovechar ambos sistemas, los centros de datos pueden reducir los costos operativos y a la vez garantizar un rendimiento óptimo de la infraestructura.
Las tecnologías de enfriamiento líquido y por agua helada
En combinación con los sistemas de enfriamiento líquido, como las soluciones de enfriamiento directo al chip o por inmersión, los sistemas de enfriamiento por agua helada pueden ofrecer ahorros energéticos aún más significativos y un mejor rendimiento térmico.
La reutilización del calor y el enfriamiento por agua helada para los centros de datos
La reutilización del calor es una tecnología emergente que les permite a los centros de datos reducir el consumo energético y los costos operativos por medio de reciclar el calor residual generado por sus servidores. Los sistemas de reutilización de calor les permiten a los operadores de centros de datos capturar el calor proveniente de los servidores que de otro modo se desperdiciaría y aprovecharlo para otros propósitos, como calentar edificios o proporcionar agua caliente a las instalaciones.
Esto reduce la energía que el centro de datos necesita generar y su huella de carbono en general. La tecnología de reutilización del calor es más efectiva cuando se integra con un sistema de agua helada, ya que el agua helada puede usarse para enfriar los servidores mientras el calor residual se recicla para otras aplicaciones.
El agua helada y los refrigerantes con bajo GWP
Los centros de datos pueden reducir aún más su impacto ambiental a través de refrigerantes con bajo GWP (potencial de calentamiento global) en el sistema de enfriamiento. Los sistemas de agua helada utilizan refrigerantes ecológicos con bajo GWP y el refrigerante del sistema de agua helada puede estar fuera del espacio libre.
¿Qué pasó con los centros de datos con piso elevado?
Debido a sus numerosas ventajas, los centros de datos con piso de losa son cada vez más populares entre los proveedores de servicios de coubicaciones.
En primer lugar, los pisos de losa permiten una mayor flexibilidad y escalabilidad que los pisos elevados. De esta manera, los proveedores de servicios de coubicaciones pueden expandirse rápidamente con la instalación de equipos adicionales sin necesidad de construir nuevas estructuras ni instalar infraestructura más compleja. Esto también reduce el costo de instalación y facilita la actualización de las instalaciones según sea necesario. Los pisos elevados requieren infraestructura adicional, como plénums y conductos, los cuales pueden aumentar considerablemente los gastos y la complejidad de un proyecto.
En segundo lugar, los pisos de losa son mucho más adecuados para las implementaciones de alta densidad que los pisos elevados debido a sus techos más altos y al mejor flujo de aire. Esto los hace más eficientes a la hora de enfriar los equipos de TI y los convierte en una solución atractiva para los centros de datos con grandes cargas de trabajo de servidores o que necesitan mantener requisitos de temperatura específicos.
La adopción continua de centros de datos con piso de losa se traduce en que los sistemas de enfriamiento por agua helada seguirán siendo parte importante de las operaciones del centro de datos. Con los avances tecnológicos mencionados anteriormente, hoy es posible enfriar de manera eficiente y confiable incluso las configuraciones más densas con un consumo energético mínimo. Esto les ha permitido a las organizaciones controlar mejor el gerenciamiento térmico, reducir los costos asociados al enfriamiento y garantizar un rendimiento óptimo de su infraestructura de TI.
Los sistemas de enfriamiento por agua helada seguirán siendo parte importante de las operaciones de los centros de datos a medida que la industria adopte prácticas más eficientes y sostenibles para satisfacer necesidades cada vez mayores para los servicios de TI.
Consideraciones relacionadas con el enfriamiento de centros de datos con piso de losa
El flujo de aire es un factor esencial para mantener fresco un centro de datos con piso de losa. El flujo de aire debe diseñarse para garantizar que el aire más caliente se elimine y se reemplace con aire más frío desde el exterior del centro de datos. Los puntos calientes pueden ocurrir rápidamente cuando se genera demasiado calor. Esto lleva a fallos en el sistema o un menor rendimiento. Para evitarlo, se debe utilizar un sistema de enfriamiento bien diseñado para garantizar que el flujo de aire se encuentre optimizado para el diseño específico de un centro de datos.
El enfriamiento por agua helada es cada vez más popular para los centros de datos con piso de losa, ya que se adapta a diferentes diseños y ofrece un enfriamiento eficiente con un consumo energético mínimo.
Los sistemas de enfriamiento diseñados para centros de datos con piso elevado pueden afectar de manera negativa el gerenciamiento térmico del centro de datos debido a la presión negativa en la primera fila de racks. Esto puede provocar turbulencia del aire dentro de la sala y alta velocidad delante de la fila de servidores.
Para mejorar la distribución del flujo de aire hacia los servidores y reducir la turbulencia del aire, las unidades diseñadas para agua helada hacen circular el aire desde la sección del serpentín al aprovechar el área delantera más grande. Esto reduce la velocidad del aire y crea una mejor distribución del flujo de aire. Además, la amplia superficie delantera permite una presión positiva delante de todos los racks, lo cual reduce la turbulencia del aire.
Existen múltiples soluciones de enfriamiento para un centro de datos con piso de losa. Vertiv cuenta con la más grande oferta de soluciones CRAH, combinadas con la guía de expertos, quienes lo ayudarán a elegir, implementar y dar mantenimiento a la tecnología adecuada para garantizar el rendimiento durante toda la vida útil de su centro de datos.
Liebert® PCW-PWM es una unidad de agua helada perimetral para interiores, rediseñada para aplicaciones sin piso elevado. El Liebert PCW-PWM garantiza un control preciso y constante del flujo de aire, la temperatura y la humedad, y les permite a los operadores de centros de datos implementar una tecnología consolidada con modificaciones mínimas en el diseño. La unidad ofrece la flexibilidad de descarga de aire en la parte delantera o trasera para instalarse en el pasillo de servicio o en el espacio libre del centro de datos.
Vertiv™ Liebert® CWA Thermal Wall
La pared térmica Liebert® CWA se instala en el pasillo de servicio y se combina con una unidad de tratamiento de aire (AHU). Esta unidad de enfriamiento puede lograr una mayor densidad de enfriamiento en comparación con los productos de agua helada estándar y a la vez mantiene la eficiencia. Al tener una mayor profundidad que la mayoría de las unidades estándar, Liebert CWA necesita que el diseño del centro de datos cuente con espacio suficiente en el pasillo de servicio.
Una unidad de tratamiento de aire (AHU) es parte integral de un sistema de enfriamiento por agua helada para centros de datos con piso de losa.
Unidad de tratamiento de aire Vertiv™ Liebert® Custom AHU
La unidad de tratamiento de aire con agua helada Vertiv™ Liebert® es el sistema de enfriamiento por agua helada más avanzado de la industria y ofrece el máximo control térmico. La unidad puede personalizarse en una amplia gama de configuraciones según los requisitos del cliente. Vertiv™ Liebert® AHU puede ofrecer temperaturas superiores al promedio (22 °C) con una eficiencia líder en la industria por medio del uso de economizaciones del lado del agua o del aire, y ventiladores EC de alta eficiencia.
El establecimiento de los requisitos para un sistema de enfriamiento de centros de datos
A la hora de desarrollar un diseño de agua helada, los requisitos de enfriamiento del centro de datos deben comenzar con el servidor. En primer lugar, se debe considerar la cantidad de servidores, la densidad térmica y el flujo de aire. En segundo lugar, se debe revisar el diseño y las dimensiones de la sala de servidores, lo cual incluye la altura de la sala, el espacio del pasillo de servicio, el conducto de aire de retorno y la redundancia. Finalmente, se debe revisar la distribución del flujo de aire y el escenario de fallo para las salas de servidores; esto incluye el posicionamiento de la unidad de enfriamiento y el posicionamiento de la primera y la última fila de servidores.
El control del flujo de aire en un centro de datos de piso de losa
Una superficie más grande puede mejorar la distribución del flujo de aire hacia los servidores, pero no es suficiente. Con un centro de datos con piso de losa, resulta más difícil controlar la distribución del aire cuando el aire viaja hacia los racks en lugar de salir del piso. La contención es crucial para mejorar la eficiencia y obligatoria para contar con una cantidad adecuada de flujo de aire desde el primer servidor hasta el último.
Si bien el control de la presión es esencial en un piso elevado, el control de la temperatura se vuelve más crítico en un piso de losa. La mejor manera de controlar el aire en un centro de datos con piso de losa es mediante un sensor de temperatura, el cual mide la temperatura diferencial entre el aire de retorno y el de suministro.
Además, se puede utilizar un sensor remoto para compensar o anular la velocidad del ventilador, y aumentar o disminuir la temperatura del suministro. Asimismo, se pueden utilizar sensores de presión para garantizar que llegue un flujo de aire mínimo a todos los servidores. Si la contención es insuficiente y el aire no llega al último servidor, el sensor de presión diferencial puede reaccionar y ofrecer una cantidad mínima de aire.
Una distribución adecuada del aire es obligatoria con unidades más grandes, y la función de compensación de la velocidad del ventilador puede ayudar a regular el flujo de aire en la parte superior e inferior de la unidad, y mejorar la distribución del aire en la sala. La función de compensación puede cambiarse según la posición de la unidad y las dimensiones de la sala.
La sala debe mantener la misma temperatura del aire de suministro incluso cuando la parte superior e inferior de la unidad hace circular el aire a diferentes velocidades. Esta capacidad es únicamente posible gracias al diseño específico de las unidades más grandes.
La separación física de las unidades superior e inferior de Vertiv™ Liebert® PCW-PCM crea redundancia de enfriamiento. Los controles permiten que las secciones superior e inferior funcionen de manera independiente. Cuando la carga térmica del centro de datos es baja, solo es posible hacer funcionar la mitad de la unidad, lo cual permite que el aire fluya en la sección de la sala donde se necesita.
Vertiv™ puede bridarle información sobre las tecnologías de enfriamiento ideales para los centros de datos
Los sistemas de agua helada son sistemas eficientes de enfriamiento de centros de datos para instalaciones con piso de losa. Al adoptar un sistema de agua helada, los operadores de centros de datos tendrán la tecnología preparada para las futuras implementaciones de enfriamiento líquido o de reutilización del calor.
Al elegir el diseño y las unidades de agua helada adecuados, el operador del centro de datos puede maximizar la densidad del enfriamiento para su aplicación específica y el uso de la estrategia de control adecuada con su sistema de agua helada garantiza la entrega de la cantidad correcta de aire a cada servidor, lo cual contribuye a mantener la eficiencia y el tiempo operativo.
El enfriamiento del centro de datos es parte esencial de cualquier centro de datos y los sistemas de agua helada son cada vez más populares para las instalaciones con piso de losa. Con las estrategias de control y diseño adecuadas, estos sistemas pueden ofrecer soluciones de enfriamiento eficientes con la máxima densidad para garantizar un rendimiento y un tiempo operativo óptimos.
El Vertiv™ Liebert® PCW-PWM, la unidad de pared térmica Liebert® CWA y las unidades de tratamiento de aire personalizadas ofrecen ventajas únicas para diferentes aplicaciones que les permiten a los operadores aprovechar al máximo su sistema de agua helada.
En última instancia, elegir el mejor sistema de agua helada o diseño de enfriamiento del centro de datos dependerá de requisitos específicos. Vertiv cuenta con décadas de experiencia en la creación de soluciones de enfriamiento para centros de datos flexibles y personalizadas, y puede diseñar una solución ideal para las necesidades de cualquier operador.
Para más información sobre los sistemas de agua helada y otras tecnologías de enfriamiento de centros de datos, puede leer los siguientes artículos técnicos:
- ¿Cómo cumplen los sistemas de agua helada con los objetivos de sostenibilidad y disponibilidad del centro de datos?
- El enfriamiento del centro de datos con agua helada para las aplicaciones sin piso elevado
- La superación de los desafíos en el enfriamiento de los centros de datos sin piso elevado
También puede escuchar nuestro reciente seminario web de Engineer’s Frontier, ¿Cómo está evolucionando el enfriamiento de los centros de datos por agua helada para satisfacer las necesidades de los centros de datos con piso de losas?
Andrea Moscheni
Andrea se unió a Vertiv en 2015 como gerente de aplicaciones de productos para la región de EMEA y se especializó en productos de aire acondicionado para salas de computadoras (CRAC) y unidades de aire para salas de computadoras (CRAH) para centros de datos. Ha participado y sigue participando activamente en la fase de preventa de algunos de los centros de datos más grandes de EMEA. Desde 2018, se ha enfocado en la gestión global de productos para aplicaciones de agua helada para soluciones de gerenciamiento térmico. Andrea estudió en la Universidad de Padua, donde obtuvo una Maestría en Ingeniería Energética.
Equipo Prensa
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