Entender cómo funciona un Centro de Datos
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Entender cómo funciona la climatización de los centros de datos
Con el aumento de la cantidad de información y el grado de informatización de los procesos de trabajo, la cuestión de la seguridad de esta información durante el funcionamiento ininterrumpido de los servidores es cada vez más acuciante.
Un fallo en este ámbito puede suspender todas las actividades empresariales y provocar graves pérdidas. Una de las principales condiciones para el funcionamiento estable de los servidores es el mantenimiento de la temperatura óptima del aire en las salas de servidores, lo que se consigue utilizando sistemas especiales basados en sistemas de aire acondicionado de precisión.
El funcionamiento de un centro de datos consume mucha energía, y el sistema de refrigeración suele consumir tanta (o más) energía que los ordenadores a los que da soporte.
En este artículo, examinamos algunas de las tecnologías de refrigeración de centros de datos más utilizadas, así comonuevos enfoques de la simulación CFD.
Diseño de pasillo frío / pasillo caliente
Esta es la disposición de los bastidores de un centro de datos, con filas alternas de «pasillos fríos» y «pasillos calientes».
Delante de los bastidores hay difusores de aire frío (normalmente mediante rejillas) para que los servidores puedan aspirar aire, luego los pasillos calientes evacuan el calor de detrás de los servidores.
Los conductos de aire suelen estar conectados a un falso techo que toma el aire caliente de los «pasillos calientes» para enfriarlo, y luego el aire enfriado se evacua a los «pasillos fríos», a través de un falso suelo o conductos (ver sueltos algunos diseños).
Los bastidores de servidores vacíos deben rellenarse con paneles ciegos para evitar el sobrecalentamiento y reducir la cantidad de aire frío desperdiciado.
De hecho, el vacío creado por la ausencia de servidores puede provocar transferencias de aire parásitas, dadas las diferencias de presión entre las zonas caliente y fría.
Este movimiento de aire parásito es energía desperdiciada.
Sistema de agua refrigerada
Esta tecnología es la más utilizada en los centros de datos medianos y grandes.
El aire del centro de datos se suministra mediante sistemas de tratamiento de aire, conocidos como sistemas de tratamiento de aire de salas de ordenadores (CRAH), y se utiliza agua fría (suministrada por un sistema de refrigeración externo a la instalación) para enfriar la temperatura del aire.
¿Cuál es la diferencia entre las unidades CRAC y CRAH?
Unidades CRAC
- Utiliza un refrigerante
- Requiere un compresor
Las unidades CRAC funcionan igual que las unidades de aire acondicionado domésticas.
Tienen un sistema de expansión directa y compresores integrados directamente en la unidad.
Proporcionan refrigeración soplando aire sobre un intercambiador de frío lleno de refrigerante.
El refrigerante se mantiene frío gracias a un compresor situado en el interior del aparato.
El exceso de calor se expulsa entonces mediante una mezcla de glicol, agua o aire.
Aunque la mayoría de las unidades CRAC suelen proporcionar un volumen constante y sólo modulan el funcionamiento de encendido/apagado, se están desarrollando nuevos modelos que permiten variaciones en el caudal de aire.
Hay varias formas de colocar las unidades CRAC, pero generalmente se instalanfrente a los pasillos calientes de un centro de datos.
Allí, liberan aire refrigerado a través de las perforaciones del suelo elevado (rejillas o perforaciones en las baldosas del suelo), refrigerando los servidores informáticos.
Unidades CRAH
- Utiliza agua fría
- Tener una válvula de control
Las unidades CRAH funcionan como las unidades de tratamiento de aire por agua fría instaladas en la mayoría de los edificios de oficinas.
Proporcionan refrigeración soplando aire sobre un intercambiador de refrigeración lleno de agua fría.
El agua fría suele suministrarse mediante «enfriadoras de agua», también conocidas como plantas de agua fría.
Las unidades CRAH pueden regular la velocidad del ventilador para mantener una presión estática determinada, garantizando que los niveles de humedad y la temperatura permanezcan estables.
El agua fría puede producirse por expansión directa o mediante sistemas adiabáticos de refrigeración SECO, que son mucho más eficientes energéticamente.
¿Cuál es la temperatura óptima para un centro de datos?
Las salas de servidores y los centros de datos contienen una mezcla de aire caliente y frío: los ventiladores de los servidores expulsan aire caliente durante su funcionamiento, mientras que el aire acondicionado y otros sistemas de refrigeración introducen aire frío para contrarrestar el aire caliente de salida.
Mantener el equilibrio adecuado entre aire caliente y frío siempre ha sido crucial para que los centros de datos funcionen correctamente.
Si un centro de datos se calienta demasiado, los equipos corren un mayor riesgo de avería.
Este fallo suele provocar tiempos de inactividad, pérdida de datos y pérdida de ingresos.
En la década de 2000, el rango de temperatura recomendado para el centro de datos era de 20 a 24°C.
Este era el rango recomendado por la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) como óptimo para la máxima disponibilidad y vida útil de los equipos.
Este rango permitía una mejor utilización y proporcionaba suficiente espacio de amortiguación en caso de fallo del aire acondicionado.
Desde 2005, se dispone de nuevas normas y mejores equipos, así como de mejores tolerancias para rangos de temperatura más elevados.
De hecho, ASHRAE recomienda ahora un rango de temperatura de funcionamiento aceptable de 18° a 27°C.
El aumento de las temperaturas de entrada al servidor también hace mucho más atractivo el uso de la refrigeración libre o free chilling (sistemas que utilizan el aire exterior para insuflar aire fresco en la sala o enfriar el agua en lugar de la enfriadora), sobre todo en regiones templadas como Francia.
Con la temperatura ambiente fijada en 25°C en lugar de 15°C, los periodos del año en que se puede utilizar la refrigeración libre sin activar el sistema de aire acondicionado son considerablemente más largos. Esto genera un importante ahorro de energía y una mejora de la PUE (Eficacia del Uso de la Energía).
Lo mismo ocurre con la refrigeración libre, que puede utilizarse con más frecuencia a lo largo del año para enfriar los circuitos de agua, ya que los puntos de consigna de temperatura se fijan ahora en 15°C en lugar de 7°C para el agua.
¿Cuáles son los problemas asociados a una temperatura demasiado alta en un centro de datos?
Por desgracia, las temperaturas de funcionamiento más elevadas pueden reducir el tiempo de respuesta en caso de un rápido aumento de la temperatura debido a un fallo de la unidad de refrigeración.
Un centro de datos que contenga servidores funcionando a temperaturas más elevadas corre el riesgo de que se produzcan fallos simultáneos e instantáneos del hardware.
La reciente normativa ASHRAE subraya la importancia de controlar proactivamente la temperatura ambiental dentro de las salas de servidores.
¿Qué ocurre si se calienta demasiado?
Cuando la temperatura dentro del centro de datos sube demasiado, el equipo puede sobrecalentarse fácilmente.
Esto puede dañar los servidores.
Podrían perderse datos, lo que causaría graves problemas a las empresas que dependen de los servicios del centro de datos.
Por eso todos los centros de datos deben tener sistemas de refrigeración que puedan soportar un periodo de crisis o de mantenimiento.
¿Qué ocurre si se averían los sistemas de aire acondicionado?
Dependiendo de la densidad de potencia instalada, el aumento de la temperatura del aire en el interior de la sala de servidores puede ser extremadamente rápido.
En las simulaciones de fallo de alimentación, generalmente observamos un aumento de alrededor de 1 °C por minuto. El resultado es un riesgo importante de degradación del hardware y pérdida de datos si los sistemas de redundancia y seguridad no están correctamente dimensionados.
Por otra parte, el tiempo necesario para reiniciar y activar toda la potencia de los compresores del sistema climático es un problema para las salas más exigentes.
Para retrasar los efectos del aumento de temperatura, existen sistemas de inercia que almacenan energía térmica durante unos minutos para suavizar la curva de aumento de temperatura.
¿Por qué realizar una simulación CFD de un centro de datos?
La simulación CFD proporciona información sobre la relación entre el funcionamiento de los sistemas mecánicos y las variaciones en la carga térmica de los equipos informáticos.
Con esta información, el personal informático y del centro puede optimizar la eficacia del flujo de aire y maximizar la capacidad de refrigeración.
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