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Calor: producto de desecho

Los equipos de TI consumen electricidad para funcionar y dejan el calor como su "producto de desecho". Debido a que el centro de datos es una instalación cerrada, este calor, si no se le proporciona una toma de corriente, puede acumularse hasta el punto de dañar o destruir servidores y otros dispositivos electrónicos. De ahí la necesidad de refrigeración: necesita eliminar de alguna manera el calor de sus instalaciones. La Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción y Aire Acondicionado (ASHRAE) proporciona pautas de temperatura para los centros de datos;

hoy, las temperaturas permitidas por ASHRAE son tan altas como 104 ° F para ciertos tipos de equipos electrónicos. El problema, por supuesto, es que mover algo (incluso calor) generalmente requiere energía además de infraestructura, lo que significa que cuesta dinero tanto en gastos de capital como operativos. A medida que las empresas buscan dominar el apetito de energía de sus instalaciones, el enfriamiento es un objetivo importante; por lo tanto, la industria se está moviendo fuertemente hacia el llamado enfriamiento gratuito. Aunque el enfriamiento gratuito no es tan gratuito como su nombre indica, tiende a requerir menos energía e infraestructura que los métodos de enfriamiento más tradicionales.

Quitando el calor

Entonces, ¿cuáles son las opciones para eliminar el calor residual? El objetivo de la refrigeración es trasladar el calor del entorno interior (el centro de datos) al exterior, manteniendo así una temperatura propicia para el funcionamiento adecuado y, preferiblemente, una vida útil prolongada de los servidores y otros equipos. Las dos opciones esenciales son mover el calor usando aire o un líquido (generalmente agua o alguna forma de refrigerante).

La refrigeración por aire ofrece algunos beneficios obvios: el aire está en todas partes, no daña los equipos de TI y es relativamente fácil de mover. Además, una característica útil del aire caliente es que se eleva en relación con el aire más frío, proporcionando cierto grado de separación entre ellos; la mayoría de los diseños de refrigeración por aire utilizan esta propiedad en su funcionamiento. Sin embargo, debido a que esta separación no es absoluta, surgen ineficiencias, particularmente cuando el aire caliente y el aire frío se mezclan.

El enfriamiento líquido puede proporcionar un enfriamiento mejor y más específico, aumentando tanto la efectividad como la eficiencia. El agua enfriada, por ejemplo, se puede entregar directamente a un rack de servidores, enfocando el esfuerzo de enfriamiento justo donde se necesita (en el rack o gabinete, en lugar de tratar de mantener una cierta temperatura en toda la habitación, por ejemplo). Pero los sistemas basados ​​en líquidos también plantean algunas dificultades: las fugas son una amenaza para los equipos de TI (especialmente si el líquido es agua), el transporte de líquido refrigerado puede provocar condensación y se requiere más infraestructura, ya que el líquido debe estar contenido (a diferencia de aire). Debido a estas preocupaciones, la refrigeración líquida es más cara que la refrigeración por aire. Pero para ciertas implementaciones de alta densidad, la refrigeración líquida puede ser la única opción práctica.

Diseños de refrigeración por aire

La refrigeración por aire, en el sentido tradicional, implica el uso de acondicionadores de aire para salas de ordenadores (CRAC) para convertir el aire caliente en aire frío eliminando el calor al exterior. Los CRAC se pueden utilizar en varias configuraciones básicas que se centran en enfriar toda la habitación, solo una fila o solo un bastidor. El aire acondicionado de toda la habitación sitúa los CRAC de tal manera que una cierta temperatura se mantiene de manera bastante uniforme en toda la habitación (en cierto sentido, de la misma manera que podría querer enfriar una habitación de su casa).

Debido a la ineficacia de mezclar aire caliente y frío, los diseños de refrigeración de toda la habitación se han perfeccionado para aislar el aire caliente del aire frío. Un enfoque comúnmente utilizado es el piso elevado: los CRAC suministran aire frío debajo de la habitación (aprovechando el mayor "peso" del aire frío) y los ventiladores lo arrastran hacia arriba para enfriar los servidores y otros equipos. El aire caliente que transporta el calor residual de los servidores se eleva y los CRAC lo recogen desde más arriba en la habitación, lo enfrían y lo devuelven debajo del piso para repetir el ciclo. Luego, el calor se transfiere fuera de la instalación.

Para proporcionar una eficiencia aún mayor, algunos diseños implementan pasillos calientes y pasillos fríos para aislar aún más el aire caliente del aire frío. Todas las entradas de aire del servidor dan al pasillo frío y el escape se dirige a un pasillo caliente. Este tipo de diseño intenta minimizar la mezcla de aire caliente y aire frío bloqueando las ranuras de servidor no utilizadas, tapando los orificios de los cables, etc. Los diseños más sofisticados también pueden involucrar paredes entre los estantes y el techo para aislar aún más el aire cálido y frío.

Los CRAC también pueden ubicarse de manera que se enfoque el enfriamiento en pasillos particulares (en lugar de en toda la habitación), o incluso en racks particulares. Dichos diseños buscan proporcionar un mayor aislamiento de aire caliente / aire frío y un enfriamiento más objetivo, lo que aumenta la eficiencia. Estos diseños también tienden a implicar una mayor previsión y, por lo general, cuestan más que los enfoques de sala completa.

Diseños de refrigeración líquida

La refrigeración líquida plantea mayores desafíos técnicos y presupuestarios que la refrigeración por aire, pero su eficacia la convierte en una necesidad virtual para aplicaciones de alta densidad. Un diseño de enfriamiento a base de líquido implica enfriadores que eliminan el calor al ambiente exterior, a menudo con la ayuda de una torre de enfriamiento, para proporcionar agua fría o refrigerante. Luego, este líquido se transporta al centro de datos, ya sea directamente a los racks o al controlador de aire de una sala de computadoras (CRAH). Como se mencionó anteriormente, la refrigeración líquida requiere más infraestructura, en particular, las líneas que llevan el líquido a la instalación y posiblemente directamente a los racks.

"Enfriamiento gratis

El enfriamiento gratuito, a veces llamado economización del lado del aire o del lado del agua, implica un enfriamiento que limita el gasto de funcionamiento de enfriadores y compresores asociados con los enfoques de enfriamiento tradicionales. El enfriamiento gratuito no elimina esta infraestructura, pero minimiza su uso.

La economización del lado del aire, en su nivel más básico, puede implicar lo que equivale a "abrir las ventanas" del centro de datos, utilizando aire fresco del exterior para enfriar el equipo. Sin embargo, este enfoque plantea algunas dificultades, como la presencia de contaminantes y variaciones de humedad. Los diseños más sofisticados utilizan ruedas de calor o intercambiadores de calor de placas fijas para transferir el calor al exterior sin los riesgos de contaminación asociados con la aspiración directa del aire exterior. Asimismo, la economización del lado del agua utiliza aire exterior, típicamente combinado con efectos de evaporación, para enfriar el líquido sin necesidad de enfriadores.

Debido al reciente aumento de ASHRAE en las temperaturas permitidas para los centros de datos, se ha expandido la capacidad de usar enfriamiento gratuito. Operar una instalación a una temperatura más alta generalmente significa menos energía gastada en enfriamiento y una mayor diferencia de temperatura entre el aire exterior y el interior, especialmente durante los meses más fríos. Para una buena discusión de alto nivel sobre enfriamiento gratuito y su relación con la infraestructura de enfriamiento tradicional, consulte el documento técnico de APC “Modos economizadores de sistemas de enfriamiento de centros de datos”.

Elegir el diseño correcto

Tomar la decisión de diseño correcta para su instalación depende de una variedad de factores, como la densidad de energía, el tamaño de la habitación, el presupuesto, etc. Para implementaciones de bajo presupuesto, el enfriamiento por aire con bypass de economización del lado del aire es probablemente la mejor opción, mientras que las implementaciones de alta densidad pueden requerir enfriamiento por líquido, a pesar de sus costos más altos. Entre estos extremos hay un área gris que requiere equilibrar una variedad de consideraciones. Independientemente del presupuesto, sin embargo, la refrigeración por aire puede beneficiarse casi invariablemente de alguna forma de configuración de pasillo caliente / pasillo frío para minimizar la mezcla de escape con aire frío.

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