Cómo refrigerar un data center

Cómo refrigerar un data center, fundamentos

La Refrigeración es una parte crítica de la infraestructura de un centro de datos, y afortunadamente, existen una serie de enfoques para mantener las temperaturas necesarias para mantener en funcionamiento el equipo electrónico de tu instalación.

Aunque una discusión en profundidad de todos los conceptos de diseño asociados con la infraestructura de la refrigeración podría constituir un gran tomo, una breve descripción de las opciones puede ayudarte a determinar qué ruta es la mejor para tu centro de datos.

enfriar servidor

Calor: Producto de desecho

Los equipos informáticos consumen electricidad para funcionar y dejan calor como “residuo”. Debido a que el centro de datos es una instalación cerrada, este calor -si no se le da una salida- puede aumentar hasta el punto de dañar o destruir los servidores.

El problema es que mover algo (incluso el calor) generalmente requiere energía además de infraestructura, lo que significa que cuesta dinero tanto en gastos de capital como de operativos.

A medida que las empresas tratan de controlar las necesidades de energía de sus instalaciones, la refrigeración es uno de los principales objetivos; por lo tanto, se está tendiendo hacia el llamado enfriamiento gratuito.

Aunque la refrigeración gratuita no es tan gratuita como el nombre podría indicar, tiende a requerir menos energía e infraestructura que los métodos de refrigeración más tradicionales.

Eliminando el calor

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

La refrigeración por aire ofrece beneficios obvios: el aire está en todas partes, no daña los equipos de TI y es relativamente fácil de mover. Además, una característica práctica 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 equipos 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.

refrigeracion por aire en el cuarto de servidores

La refrigeración líquida puede proporcionar una refrigeración mejor y más específica, aumentando tanto la eficacia como la eficiencia.

El agua fría, por ejemplo, puede ser entregada directamente a un rack de servidores, enfocando el esfuerzo de enfriamiento justo donde se necesita (en el rack o en el gabinete, en lugar de tratar de mantener una cierta temperatura en toda la habitación, por ejemplo).

Pero los sistemas de base líquida 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 contenerse (a diferencia del aire). Debido a estas preocupaciones, el enfriamiento por líquido es más caro que el enfriamiento por aire. Pero para ciertas implementaciones de alta densidad, la refrigeración líquida puede ser la única opción.

Equipos de refrigeración por aire

El enfriamiento de aire implica el uso de acondicionadores de aire para salas de servidores para poder convertir el aire caliente en aire frío eliminando el calor hacia el exterior.

Estos equipos pueden utilizarse en configuraciones básicas para enfriar toda la habitación, sólo una fila o sólo un rack. El aire acondicionado de toda la habitación sitúa estos equipos de tal manera que una cierta temperatura se mantiene de manera uniforme en toda la habitación. Debido a la ineficiencia de mezclar aire caliente y frío, los diseños de refrigeración de toda la sala se han refinado para aislar el aire caliente del aire frío.

Un enfoque muy utilizado es el piso elevado: los EA (Equipos de Aire) suministran aire frío debajo de la habitación (aprovechando el mayor “peso” del aire frío), y este es arrastrado hacia arriba por ventiladores. El aire caliente que soporta el calor residual de los servidores luego se eleva, y los EA lo recogen desde más arriba en la habitación, lo enfrían y lo devuelven bajo el piso para repetir el ciclo. El calor se transfiere fuera de la instalación.

Para proporcionar una eficiencia aún mayor, algunosEA implementan pasillos calientes y pasillos fríos para aislar aún más el aire caliente del aire frío. Todas las entradas de aire del servidor están orientadas hacia el 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 incluir paredes entre los bastidores y el techo para aislar aún más el aire caliente y frío.

Los EA también pueden estar ubicados de manera que la refrigeración se centre en pasillos particulares (en lugar de en toda la habitación), o incluso en determinados bastidores. Tales diseños buscan proporcionar un mayor aislamiento aire caliente/aire frío y un mayor enfriamiento de los objetivos, aumentando así la eficiencia. Estos diseños también tienden a implicar una mayor previsión y, por lo general, cuestan más que los enfoques de sala entera.

Diseños de refrigeración líquida

La refrigeración líquida plantea mayores retos técnicos y presupuestarios que la refrigeración por aire, pero su eficacia la convierte en una necesidad para aplicaciones de alta densidad.

Un equipo de refrigeración líquida incluye enfriadores que eliminan el calor al ambiente exterior, a menudo con la ayuda de una torre de enfriamiento, para proporcionar agua fría o refrigerante. Este líquido se transporta entonces al centro de datos, ya sea directamente a los bastidores o a una unidad de tratamiento de aire de la sala de ordenadores. Como se mencionó anteriormente, el enfriamiento por líquido requiere más infraestructura, en particular, las líneas que llevan el líquido a la instalación y posiblemente directamente a los bastidores.

“Enfriamiento “Libre

La refrigeración libre, a veces llamada economización en la zona de aire o en la zona de agua, implica una refrigeración que limita los gastos de funcionamiento de los refrigeradores y compresores asociados con los métodos de refrigeración tradicionales. La refrigeración gratuita no elimina esta infraestructura, pero sí minimiza su uso.

La economía de 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 las 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. Del mismo modo, la economización en el lado del agua utiliza aire exterior, normalmente combinado con efectos de evaporación, para enfriar el líquido sin necesidad de enfriadores.

Actulmente la capacidad de utilizar la refrigeración libre se ha ampliado. Operar una instalación a una temperatura más alta generalmente significa menos energía gastada en refrigeración y un mayor diferencial de temperatura entre el aire exterior y el interior, especialmente durante los meses más fríos.

Cómo elegir la refrigeración correcta

Elegir la configuración correcta para tu instalación depende de una gran variedad de factores, tales como la densidad de energía, el tamaño de la habitación, el presupuesto, etc.

Para las instalaciones de bajo presupuesto, la refrigeración por aire con bypass de economización en la zona de aire es probablemente la mejor opción, mientras que las implementaciones de alta densidad pueden requerir refrigeración por líquido, a pesar de sus costos más altos.

Entre estos extremos hay un área gris que requiere equilibrar una variedad de consideraciones. Sin embargo, sin importar el presupuesto, el enfriamiento por aire casi siempre puede beneficiarse de alguna forma de configuración de pasillo caliente/pasillo frío para minimizar la mezcla de gases de escape con aire frío.