Rittal: Tendencias en la refrigeración de centros de datos

Tendencias en la refrigeración de centros de datos: refrigeración de sala, de pasillo y de rack

Los centros de datos son algunos de los tipos de edificios que consumen más energía, ya que consumen de 10 a 50 veces la energía por superficie de un edificio de oficinas comercial típico, según energy.gov. Juntos, los centros de datos representan aproximadamente el 1% del consumo eléctrico total de todo el mundo.

Gran parte de ese 1% se dedica a evitar que los servidores se sobrecalienten. Algunos informes muestran que alrededor del 40% del consumo de energía de un centro de datos se destina a alimentar sus sistemas de refrigeración y ventilación, y esos costes sin duda aumentarán a medida que aumente la energía requerida por los servidores, las tarifas de la electricidad y las densidades de potencia.

¿Los métodos de refrigeración de hoy en día son capaces de abordar las realidades de los centros de datos del futuro?

Algunos de los métodos más convencionales que se utilizan ampliamente hoy en día, de hecho, no son muy eficientes y no se pueden ampliar fácilmente para abordar las necesidades en constante evolución del centro de datos.

Los métodos convencionales no pueden seguir el ritmo

El método convencional para eliminar el calor de los centros de datos es utilizar unidades de refrigeración perimetrales que empujan el aire frío hacia arriba a través de un suelo técnico, sin contención (por ejemplo, particiones o bloques de aire).

Con este método, los aires acondicionados llevan aire frío al espacio, que se mezcla con el aire caliente que se genera, para eliminar los puntos calientes y aportar la temperatura adecuada al espacio. Este método solo es efectivo si la energía utilizada para alimentar los sistemas de climatización es muy inferior al consumo de energía del equipo TI instalado.

Pero, con unas densidades de instalación que se acercan, o incluso superan, los 20 kW por espacio ocupado, el enfoque convencional de la climatización no es suficiente: teniendo en cuenta que el calor rechazado en el espacio del centro de datos es cada vez mayor, alimentar todos los ventiladores necesarios para soportar mayores cargas térmicas puede llegar a tener un coste prohibitivo.

Sin embargo, existen soluciones que refrigeran mejor y son más rentables, tanto para ahora como para soportar densidades de instalación más altas en el futuro.

Refrigeración de sala, de pasillo y de rack de servidores

Los sistemas más eficientes de hoy en día se centran intencionadamente en el calor en el espacio del centro de datos, en las filas de racks o en las huellas individuales.

Las estrategias específicas de eliminación del calor minimizan la mezcla de aire en el espacio TI al ubicar los sistemas de climatización mucho más cerca de las fuentes de calor. Este enfoque también es escalable, lo que permite que los centros de datos se adapten de manera rentable a instalaciones de mayor densidad.

• Refrigeración de sala (CRAH y CRAC)

A diferencia del método de refrigeración convencional «sin contención» que mezcla aire caliente y aire frío para lograr la temperatura adecuada, la refrigeración de sala de hoy en día utiliza una orientación de pasillo frío/pasillo caliente para dirigir el flujo de aire y lograr la máxima eficiencia.

• • Los sistemas de contención de pasillo frío (CAC, por sus siglas en inglés) suministran aire frío a los equipos TI; recogiendo calor a medida que pasa por los dispositivos, sale por la parte posterior y entra en el pasillo caliente, asciende a través del pasillo caliente o en los espacios de la cámara del techo, y regresa a la unidad CRAC y al suelo.
  • Los sistemas de contención de pasillo caliente (HAC, por sus siglas en inglés) extraen el aire caliente que procede de los racks, lo empujan hacia una cámara en el techo donde las tuberías lo conducen a una unidad de refrigeración y luego lo devuelven al espacio como aire frío. Los sistemas HAC también se pueden instalar sin suelo técnico.

Desventajas: con este método, el flujo de aire puede verse restringido por el propio espacio o por los objetos dentro del mismo, como la altura del techo, la disposición de los racks y las obstrucciones, entre otros.

Además, algunas de las vías de aire del controlador de aire de la sala de ordenadores (CRAH, por sus siglas en inglés) no llegan a la fuente de calor y regresan al CRAH sin haberle aplicado aire frío, dejando parte de la capacidad CRAH sin usar.

Mejor aplicación: a menudo, la refrigeración basada en salas sin contención está indicada para nuevos centros de datos y el sistema HAC puede prevenir los problemas mencionados anteriormente. En los centros de datos existentes con refrigeración del suelo técnico en la sala, a menudo se recomienda el sistema CAC porque es más fácil de implementar que el HAC.

Coste: el método basado en sala puede ser el menos caro de todos los que se analizan en esta publicación, porque se necesitan menos unidades de refrigeración en comparación con otros métodos y se necesita menos tubería para dirigir el aire. Los costes generales de la refrigeración basada en sala generalmente disminuyen cuando aumenta la densidad de potencia, si el tamaño general del centro de datos se reduce debido a esa mayor densidad.

Uso de la energía: la refrigeración en sala que no utiliza la contención por pasillo podría consumir más energía porque el sistema debe mover más aire en distancias más largas, y las unidades CRAH necesitan mezclar el aire dentro de la sala para evitar puntos calientes. El uso del sistema HAC para contener y dirigir el calor puede reducir el consumo de energía.

• Refrigeración de pasillo

Un diseño de refrigeración de pasillo ofrece una refrigeración más próxima a las necesidades reales de pasillo específicas. A veces conocido como refrigeración en línea o en fila, este método suele ser más eficiente que la refrigeración de sala, porque las vías del flujo de aire son más predecibles que cuando se utilizan sistemas en sala: son más cortos y están más claramente definidos. Dado que la longitud del flujo de aire reduce la potencia del ventilador requerida del CRAH, la eficiencia aumenta.

• • Mejor aplicación: la refrigeración de pasillo suele ser la mejor opción para los centros de datos nuevos con densidades de instalación proyectadas que superan los 15 kW por rack, más allá de la capacidad de los sistemas convencionales en sala. La refrigeración de pasillo se puede implementar sin un suelo técnico; para los centros de datos existentes, la refrigeración de pasillo suele estar indicada para cargas de mayor densidad.
  • Coste: el sistema de pasillo tiene un coste ligeramente más alto que el basado en sala porque normalmente requiere más unidades de refrigeración y más tuberías. El coste disminuye a medida que aumenta la densidad de potencia del rack.
  • Uso de la energía: los costes de la refrigeración de pasillo suelen ser más bajos que los de la refrigeración de sala porque la cantidad de aire frío aplicado coincide con el calor que se genera. Y, dado que no hay un flujo de aire «innecesario», el consumo de energía del ventilador es muy inferior al asociado con la refrigeración en sala.

• Refrigeración de rack de servidores

En este método, las unidades CRAH están dedicadas a racks y pueden montarse directamente en o dentro de los racks TI. Las vías del flujo de aire son incluso más cortas que las de la refrigeración de filas y el flujo de aire no se ve afectado por los objetos dentro de la sala o por sus limitaciones (puertas, ventanas, rampas, etc.).

Gracias a esto se puede utilizar toda la capacidad del CRAH, lo que permite unas densidades de potencia de hasta 50 kW. La reducida longitud de las vías del flujo de aire también reduce la potencia necesaria para el ventilador CRAH, aumentando aún más la eficiencia.

• • Desventajas: este enfoque requiere una gran cantidad de unidades de aire acondicionado y más tuberías en comparación con los otros enfoques, sobre todo en las densidades más bajas.
  • Mejor aplicación: la refrigeración de rack se utiliza normalmente en los tamaños de los centros de datos en los que se necesita refrigeración para racks independientes de alta densidad.
  • Coste: el coste de la refrigeración de rack es más alto que el de sala y el de pasillo en las densidades de rack más bajas, debido al aumento en el número de unidades de refrigeración.
  • Uso de la energía: los costes de la refrigeración de rack son más altos en las densidades bajas debido al aumento en el número de unidades de refrigeración, que requieren un mayor consumo de energía para mover el aire y el agua. A medida que aumenta la densidad de potencia del rack, disminuyen los costes de la energía.

Sistemas de Refrigeración adecuados para distintos Centros de Datos

Los sistemas de refrigeración de sala, de pasillo y de rack son todos adecuados para los distintos requisitos de los centros de datos. Sin embargo, en general, los sistemas de filas y de rack son adecuados para instalaciones de alta densidad y, los basados en sala, para la refrigeración (con contención) de centros de datos más grandes.

Para saber qué tipo será más eficiente en su caso, tanto ahora como en el futuro, a medida que aumenten las densidades y los costes de la energía, contacta con uno de nuestros expertos en racks y sistemas de refrigeración para que te ayude a identificar la solución más adecuada para tus necesidades.

Si estás considerando aumentar las densidades de instalación, los componentes por filas te permitirán densidades más altas.

El paquete de refrigeración líquida (LCP) de Rittal, que proporciona sistemas que permiten la refrigeración en pasillo o en rack, está a la vanguardia de las nuevas tecnologías y ofrece a los clientes la mejor combinación de ingeniería, flexibilidad y eficiencia.

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