Maximize a eficiência do resfriamento do data center controlando o fluxo de ar
O ar frio é caro e desperdiçá-lo é ineficiente. Manter a separação do ar quente e frio maximiza a eficácia do resfriamento, a eficiência energética e o desempenho do ar-condicionado.
O ar continua sendo o principal método de resfriamento na maioria dos data centers, apesar da tendência para o resfriamento líquido. Há dois objetivos para tornar o resfriamento a ar eficaz: maximizar o fornecimento de ar aos equipamentos de TI e manter o ar quente descarregado do ITE separado do ar frio que entra.
Existem diferentes tipos de resfriamento para separar o ar quente do frio, mas nem todos os data centers possuem os mesmos métodos. Os administradores precisam entender os diferentes tipos de métodos de resfriamento de ar e a importância de controlar o ar de retorno para maximizar a eficiência do resfriamento.

Os benefícios da separação do ar

A separação do ar de diferentes temperaturas realiza duas tarefas:
  1. Ele maximiza a quantidade que chega ao ITE.
  2. Ele maximiza o desempenho do ar condicionado com resfriamento mecânico e maximiza as horas de resfriamento gratuitas quando o ar externo está em uso.

Tipos de mistura de ar

O ar se mistura ao passar pelas aberturas entre os dispositivos nos racks de equipamentos ou ao circular pela parte superior e ao redor das extremidades das fileiras de gabinetes. Esses métodos são classificados como ar de desvio e ar recirculado.
Com o ar de bypass, o ar resfriado passa pelo ITE em vez de atravessá-lo. O ar frio se mistura com o ar quente de descarga, o que reduz a temperatura do ar que retorna aos condicionadores de ar e reduz a capacidade de resfriamento.
Com o ar recirculado, o ar quente descarregado do ITE retorna para a frente e se mistura com o ar resfriado fornecido. Isso aumenta a temperatura do ar que entra no ITE, reduz a eficiência do resfriamento e pode encurtar sua vida útil.

Separando o ar quente e frio

Com o design de corredores quentes e frios , os gabinetes são dispostos frente a frente e costas com costas. Painéis de preenchimento de encaixe cobrem os espaços abertos entre os dispositivos ITE em racks e gabinetes para fechar as frestas. Com esse método, no entanto, o ar ainda vaza pela parte superior dos gabinetes e ao redor das extremidades das fileiras.

Formas de contenção de corredor

A contenção de corredor separa as duas temperaturas do ar com barreiras. Isso inclui corredor quente, corredor frio, contenção total e parcial:
  • Contenção de corredor quente. Envolve o ar de descarga do ITE, deixando o restante do ambiente na temperatura do ar de insuflação. Geralmente, é o mais fácil de implementar em novas construções e é energeticamente eficiente. Este método utiliza um pouco de ar de resfriamento para o restante do ambiente.
  • Contenção de corredor frio. Envolve o ar fornecido pelo ITE, deixando o restante do ambiente na temperatura de corredor quente. Isso maximiza o uso de ar frio se o equilíbrio de ar estiver sob controle. A menos que já exista um teto de plenum de retorno de ar, o corredor frio é mais fácil de adaptar em ambientes existentes.
  • Contenção total. Utiliza portas em cada extremidade do corredor contido e painéis sólidos entre a parte superior dos armários e o teto. Anteparos nas bases dos armários impedem a circulação de ar por baixo.
  • Contenção parcial. Utiliza fechamentos de tiras plásticas em vez de portas e painéis. Eles podem ser instalados apenas nas extremidades dos corredores, não acima dos armários. A contenção parcial costuma ser mais eficaz, menos dispendiosa e mais fácil de implementar em data centers existentes do que a contenção total.
Todas as formas melhoram o controle do ar e a eficiência energética. O principal cuidado é a proteção contra incêndio. A contenção total requer cabeças de descarga em cada corredor. Os data centers existentes podem ter cabeças de descarga em corredores alternados. A contenção parcial evita a troca de tubulação ao redor do ITE em funcionamento. Todas as portas e painéis devem ter classificação de resistência ao fogo de acordo com a norma 75 da Associação Nacional de Proteção contra Incêndios.
Existem três tipos de métodos de resfriamento em um data center, dependendo da arquitetura: pisos elevados, resfriamento suspenso e resfriamento acoplado.

Conservação de ar com diferentes tipos de resfriamento

Existem três tipos de métodos de resfriamento em um data center, dependendo da arquitetura: pisos elevados, resfriamento suspenso e resfriamento acoplado.

Pisos elevados de acesso

Pisos elevados são cheios de furos — tanto nos painéis de fluxo de ar quanto nas passagens de cabos e tubulações. Painéis de fluxo de ar com aletas integradas ou suplementares estão disponíveis para controlar a quantidade de ar e direcioná-lo para os gabinetes corretos, geralmente de forma mais eficiente do que os pisos tradicionais. Pisos de alto fluxo são úteis, mas não use muitos. Não é possível fornecer mais ar ao ITE do que o fornecido sob o piso.
Esses pisos conduzem o ar de acordo com os padrões do fabricante para pisos de plenum de ar. Eles vazam ar e vazam mais à medida que as pessoas andam sobre eles e os administradores removem e recolocam os painéis. Para limitar o vazamento, limpe profissionalmente os espaços sob o piso a cada poucos anos e nivele os azulejos novamente durante o processo.
Remova no máximo dois azulejos adjacentes por vez para evitar desestabilizar o piso e o mínimo possível para manter o fluxo de ar máximo por todo o piso. Recoloque os azulejos exatamente como foram removidos para manter a vedação.
Vazamentos significativos ocorrem no perímetro da sala e ao redor de equipamentos de grande porte, como aparelhos de ar-condicionado e nobreaks. Vede todas as bordas com espuma de célula fechada. Além disso, vede as passagens de tubulação com material corta-fogo. As aberturas de cabos no piso também são grandes pontos de vazamento. Vedações do tipo grommet ou escova estão disponíveis para uso em cabos novos e existentes. Não use fibra de vidro, lã mineral ou qualquer outro produto que possa descamar e entrar em contato com o ar e os equipamentos.

Resfriamento aéreo

Muitos data centers mais novos, com ou sem piso elevado, utilizam refrigeração aérea. Dutos transportam o ar para o corredor frio a partir de condicionadores de ar perimetrais convencionais ou o distribuem a partir de unidades de refrigeração individuais montadas no corredor, em cima dos gabinetes ou diretamente acima deles. Isso funciona à medida que o ar frio mais denso desce, deslocando o ar mais quente e forçando-o para cima.
Se os administradores selecionarem e fornecerem difusores para maximizar o fornecimento de ar, os sistemas canalizados podem fornecer temperaturas bastante uniformes em todo o corredor. Os ventiladores do ar-condicionado também devem ter a capacidade de operar contra as pressões estáticas dos dutos. Ventiladores comutados eletronicamente, que são energeticamente eficientes e se tornaram relativamente comuns, podem não ser capazes de fornecer ar suficiente através de dutos longos.
O resfriamento direto por cima requer tubulação especial de refrigerante e proporciona resfriamento sensível sem controle de umidade . Geralmente é usado para resfriamento pontual de alta densidade para gabinetes.

Resfriamento acoplado próximo

Com este método, as unidades de resfriamento fornecem ar o mais próximo possível das entradas de ar do ITE e puxam o ar quente de exaustão de volta para si mesmas, a partir dos gabinetes próximos, antes que ele escape pelo corredor quente. O formato mais comum são os resfriadores em fileira, embora as unidades aéreas diretas também sejam classificadas como de acoplamento fechado.

A importância do controle do retorno do ar

O ar condicionado da sala de computadores ( CRAC ) controla a quantidade e a temperatura do ar fornecido com base na temperatura do ar de retorno. O ar de bypass reduz a temperatura do ar de retorno, de modo que os controles do CRAC medem a necessidade de menos resfriamento. A temperatura de entrada do ITE aumenta, elevando também a temperatura do ar de retorno, de modo que as unidades CRAC agora fornecem mais ar frio até que a temperatura do ar de retorno diminua e o ciclo se repita. Isso é chamado de ciclo curto e resulta em resfriamento deficiente, controle de umidade inadequado e desgaste acelerado do equipamento.
Um benefício do retorno de ar bem controlado é uma característica termodinâmica que surpreende a maioria dos especialistas em TI. Os condicionadores de ar podem proporcionar mais resfriamento quando o ar mais quente retorna às suas serpentinas. Abaixo, dois exemplos, usando o mesmo ar condicionado com 65% a mais de capacidade de resfriamento:
  1. Uma temperatura de retorno do ar de 75 graus Fahrenheit (23,9 graus Celsius) resulta em uma capacidade de resfriamento do ar condicionado de 20 toneladas (t) ou 75 quilowatts (kW).
  2. Uma temperatura de retorno do ar de 35 graus Celsius (95 graus Fahrenheit) resulta em uma potência nominal do ar condicionado de 33 t ou 114 kW de resfriamento.
Aumentar a temperatura do ar de retorno requer aumentar a temperatura de entrada para ITE, o que também economiza energia de resfriamento.
Data centers legados operam a 12,8 graus Celsius (55 graus Fahrenheit). Um aumento de temperatura de 11,1 graus Celsius (20 graus Fahrenheit) através do ITE (conhecido como delta T, DT ou ΔT) é padrão, o que resulta em uma temperatura de descarga de 23,9 graus Celsius (75 graus Fahrenheit).
Aumente a temperatura de entrada para 75 graus Fahrenheit (23,9 graus Celsius) e a temperatura de descarga deve subir para 95 graus Fahrenheit (35 graus Celsius).
A faixa de temperatura de entrada de ITE recomendada pela ASHRAE é de no máximo 27 graus Celsius (80,6 graus Fahrenheit). Portanto, 23,9 graus Celsius (75 graus Fahrenheit) está dentro do parâmetro. Nenhum gabinete deve exceder o máximo, mesmo com variações de temperatura dentro do corredor. Os condicionadores de ar agora têm maior capacidade de resfriamento, o que economiza energia.
Robert McFarlane é o principal responsável pelo projeto de data centers da empresa de consultoria internacional Shen Milsom and Wilke LLC. McFarlane tem mais de 35 anos de experiência em consultoria de comunicação e possui experiência em todos os segmentos do setor de data centers.