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Refrigeración del centro de datos: ahorrando con conciencia ecológica
Ya son varias las veces al entrar en un centro de datos, me ha sorprendido comprobar como el sistema de “aire acondicionado”, es EL sistema de refrigeración permanente (nótese en determinate EL y no UN…), en configuraciones diversas N, 2N 2N+1…y variantes…
Hay responsables que comentan:
- “Al ser inverter no tenemos picos de consumo y la potencia consumida es proporcional al esfuerzo que se le pide al sistema”. Si bien es cierto, un sistema de apoyo como el que describiré consume Y TIENE UN MANTENIMIENTO DECENAS DE VECES INFERIOR.
Algunos pensarán que hablo de lugares concretos y proyectados con medios escasos pero he visto dicha configuración desde centros privados a algunos de instituciones públicas y cada cual de distínto tamaño y uso.
Hay que tener en cuenta que el coste de la refrigeración de un CPD es muy alto, llegando a ser el 50% de la potencia invertida en el hardware, con lo que cualquier ahorro supone una gran optimización de costes y rendmiento (así como una menor huella ecológica y lo que ello conlleva).
Una de las formas mas prácticas consiste en acondicionar un plenum superior o chimenea natural de la suficiente altura que provoque una aspiración natural del aire caliente y ello reduzca las necesidade de extracción del mismo.
Dado que no siempre se puede disfrutar de este elemento (dependiente de la construcción del edificio), se puede optar por apoyar los sistemas de aire acondicionado con otros de aire forzado desde el exterior.
Mediante cabinas en las que se incorporan ventiladores específicos para este cometido, se toma aire del exterior y se insufla a los pasillos fríos.
Dado que la gran mayoría de noches del año la temperatura es bastante inferior a la de cualquier centro de datos y lo mismo ocurre durante todo el invierno y parte de primavera y otoño… con un correcto dimensionamiento podremos prescindir del sistema de aire acondicionado durante gran parte del año.
Será necesario incorporar diversos sistemas sin gran complicación compuestos en su versión mas sencilla por automatismos gobernados por higrómetros y termostatos de modo que en función de temperatura y humedad se regule la velocidad de los motores de los ventiladores para un consumo menor siempre que sea posible.En versiones mas avanzadas se podrá incorporar control mediante sistemas informáticos, aunque no siempre es necesario.
En cuanto a la regulación de la velocidad, depende de si estos (lo motores de los ventiladores) son trifásicos o monofásicos.
(Se pueden colocar monofásicos haciendo una correcta distribución de la carga entre las fases, lo que a veces puede ser una ventaja)
En el primer caso casi estaremos obligados a incorporar reguladores de frecuencia que modifiquen la velocidad, pero en caso de ser monofásicos, podemos decantar la decisión por reguladores de tensión, mas económicos y de igual resultado.
De este modo el consumo eléctrico del sistema de aire forzado puede llegar a ser hasta un 90% menor al del sistema de aire acondicionado y de uso durante una gran parte del año. En otra buena parte el aire podrá funcionar a una potencia menor siendo apoyado por el sistema descrito.
En función de ciertas combinaciones de datos podemos hacer que el sistema actúe únicamente sobre el sistema de aire forzado, en combinación o solamente el sistema de frío (lease aire acondicionado).
Mejoras a esta metodología consisten en la incorporación de una estación meteorológica en el exterior y relojes horarios que permitan conocer con una previsión de horas la tendencia del tiempo y adelantar el funcionamiento del sistema esas horas cuando sea factible ahorrando otro buen puñado de watios consumidos.
Así mismo recordaré lo ya indicado en otros posts, en los que menciono la gran mejora existente en el consumo cuando se separa totalemente el pasillo frío del caliente.
Por medio de cortinas (usadas habitualmente en sistemas de cámaras industriales de frío), sistemas de metacrilato disponibles en varios fabricantes así como otras técnicas que no pemitan la mezcla de corrientes de aire calientes y frías.
Tapas en las zonas (“Us”) de los racks no utilizadas, así como en los laterales no cubiertos por cables, evitarán reflujos de aire hacia el pasillo frío que calienten el aire que se aporta a los elementos de hardware. Estos reflujos hacen que los sensores de temperatura de los elementos detencten mayor temperatura y por tanto aumenten la velocidad de los ventiladores. Consecuecia: mayor consumo y contamientación acústica del CPD.
El coste de la instalación de elementos e instalaciones descritas es fácilmente amortizable antes de los tres años desde su instalación , lo que demuestra el alto grado de optimización (con respecto al sistema de contar únicamente con sistemas de aire acondifionado).
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Rendimiento del Centro de datos & ecología
El consumo eléctrico de los centros de datos es cada vez mayor y ya disponemos de estudios que indican que los centros de datos consumen hoy en día más energía que toda Suecia.
Gran parte de la energía consumida por los circuitos, se transforma en calor y debe ser evacuado, con lo que se precisan potentes sistemas de climatización.
A esto debemos añadir, sistemas de monitorización, humidificación, sistemas anti-incendio…
Ello implica que en algunos centros de datos, por cada watio consumido por la electrónica, se precisen tres para mantenerlo refrigerado, con el grado óptimo de humedad, etc…
Hay diferentes asociaciones (ej: The GreenGrid), que intenan poner freno al crecimiento sin control de este efecto y promocionan la investigación de mejores prácticas, en la construcción, uso y buenas prácticas de gestión el los centros de datos de sus asociados.
Así nace una forma de medir el grado de optimización (lease ecología) energético de los centros de datos por medio de lo que se denomina PUE.
PUE = Potencia total consumida por las instalaciones / la potencia consumida por el equipamiento TI.
El resultado es un número, y a menor cuantía, mejor resultado.
El centro de datos perfecto (y utópico hoy por hoy), es aquel cuyo PUE sea 1, lo que significaría que cada watio empleado en el CPD se usa para “cómputo”.
Es por ello, que los grandes fabricantes suelen publicar sus PUE para demostrar lo ecológicos que son (se puede leer como: el ahorro de costes que se obtiene al optimizar el consumo eléctrico).
Otra fórmula ampliamente aceptada es el índicador DCiE:
DCiE = (Potencia de equipamiento TI x 100) / Total de potencia de las instalaciones
El resultado es un porcentaje, en cuyo caso la perfección sería del 100%, con el que se expresa qué porcentaje de la potencia consumida es utilizada por los equipos de “cómputo”, frente al consumo total.
Es mas que evidente, que situar un centro de datos en lugares como Irlanda (clima suave, húmedo, sin grandes contrastes entre estaciones) es mucho mas favorable para un centro de datos, desde la perspectiva del consumo que aquel situado en lugares con climatologías adversas (intente refrigerar un centro de datos situado en Sevilla el 5 de Agosto, y mantenga el grado de humedad óptimo (siempre buscando el PUE=1…:-))
Como ya hemos comentado en otras ocasiones, la forma del centro de datos, las corrientes de aire y su aprovechamiento, la indicencia del sol, climatología de cada día, carga del propio centro de datos, correcta extracción del aire caliente que arrojan las máquinas, aislamiento y otras muchas variables incidirán en una reducción del PUE (o si lo prefiere, aumento del DCiE).
Nota: En éste artículo se entenderá la palabra “cómputo”, de una forma no literal, sino como el conjunto de realizar los procesos de almacenamiento, comunicaciones, cómputo y otras..
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