Hispanopedia WikiEl sistema de refrigeración de acoplamiento directo es un sistema avanzado que se utiliza especialmente en centros de datos . Su objetivo es acercar la transferencia de calor lo máximo posible a la fuente de calor. Al ubicar el aire acondicionado más cerca del rack de equipos, se garantiza una captura más inmediata del aire de escape y que el aire frío se dirija exactamente donde se necesita.
Tipos de aires acondicionados
Las soluciones de acoplamiento directo disponibles comercialmente se pueden dividir en dos categorías: de lazo abierto y de lazo cerrado.
Configuración de bucle abierto
Las configuraciones de circuito abierto no son totalmente independientes de la habitación en la que están instaladas, y los flujos de aire interactúan con las condiciones ambientales de la habitación.
Acondicionadores de aire en fila
Las unidades de aire acondicionado por filas se instalan dentro de las filas del rack. Los flujos de aire generalmente siguen trayectorias cortas y lineales, lo que reduce la energía necesaria para arrancar los ventiladores y, por lo tanto, aumenta la eficiencia energética .
Una solución de refrigeración por filas puede ser mejor que un único sistema de refrigeración para la habitación, ya que se adapta mejor a las necesidades de refrigeración de filas específicas.
Intercambiadores de calor de la puerta trasera
Una solución de tipo intercambiador de calor en la puerta trasera sustituye la puerta trasera de un rack existente por un sistema de intercambio de calor.
Estos intercambiadores de calor aprovechan el patrón de pérdida de energía de adelante hacia atrás presente en la mayoría de los equipos informáticos: los servidores disipan aire caliente, que pasa por la bobina del intercambiador de calor y regresa a la sala a una temperatura más fría.
Dado que estas unidades de refrigeración no ocupan espacio adicional, son especialmente adecuadas tanto para refrigerar todos los espacios diseñados originalmente como centros de datos, como para integrar un sistema de refrigeración ya existente.
Intercambiadores de calor superiores
Por lo general, un intercambiador de calor toma el aire del techo hacia el pasillo frío, y las rejillas de ventilación del techo siguen el flujo natural del aire ; en los sistemas de acoplamiento directo, las unidades se colocan directamente encima de los servidores, lo que hace que la entrega de aire frío y el retorno de aire caliente sean mucho más precisos.
Un sistema de este tipo, al estar colocado verticalmente, no necesita espacio en el suelo de la habitación.
Configuración de bucle cerrado
Las configuraciones de refrigeración de circuito cerrado funcionan independientemente de la sala en la que están instaladas; el bastidor y el intercambiador de calor trabajan exclusivamente entre sí, creando un microclima interno .
Refrigeración en rack
El sistema de refrigeración está situado junto al rack de servidores y ambos están completamente sellados; las puertas macizas del gabinete y los aires acondicionados en fila contienen el flujo de aire, dirigiendo el aire frío a la entrada del servidor y expulsando el aire a través de la serpentina de refrigeración mediante ventiladores.
El diseño de circuito cerrado permite una refrigeración muy precisa a nivel de rack y posibilita la instalación de equipos informáticos de alta densidad sin tener en cuenta el entorno externo, lo que ofrece flexibilidad para utilizar espacios no convencionales para la instalación de los equipos.
Eficiencia
En la configuración tradicional, los ventiladores deben mover el aire desde el perímetro de la sala, por debajo del piso elevado , y a través de orificios en las baldosas del piso hasta la entrada de los servidores . Este proceso requiere energía, que varía según la estructura del servidor. A menudo, debajo del piso elevado existen conductos (mazos de cables grandes, canalizaciones) que requieren energía adicional de los ventiladores para mover el volumen de aire frío necesario.
Debido a que el sistema de refrigeración y el rack de equipos se encuentran muy cerca en las soluciones de acoplamiento directo, se reduce el consumo de energía. Con una configuración en línea, la unidad de refrigeración se integra en la fila de racks y, al suministrar aire directamente a la fila, no hay obstáculos que considerar bajo el piso. Se estima que, una vez implementado, un sistema de acoplamiento directo puede garantizar hasta un 95 % de reducción anual de energía en comparación con un sistema CRAC tradicional de igual capacidad de refrigeración.
Algunos sistemas de refrigeración incorporan ventiladores de velocidad variable que se adaptan mejor a la carga de trabajo y a la temperatura interna del rack. Disponer de ventiladores que funcionen a la velocidad mínima requerida por el centro de datos también contribuye a reducir el consumo energético.
Se ha comprobado que el porcentaje de energía ahorrada aumenta de forma más que proporcional a la disminución del caudal de aire (por ejemplo, al reducir la velocidad del ventilador en un 10% ahorramos un 27% de energía).
A pesar del crecimiento explosivo previsto en las ventas de soluciones de refrigeración compacta, estudios más recientes muestran un crecimiento más lento. Esto podría deberse a que las soluciones de refrigeración en fila solo proporcionan un ahorro energético significativo si los racks alcanzan un umbral de 8 a 10 kW; en cambio, la densidad media actual de los centros de datos de tamaño medio ronda los 5 kW, y el ahorro energético no justifica del todo el mayor coste de inversión del sistema de refrigeración.
Temperaturas del agua refrigerada
En los sistemas tradicionales, la temperatura del agua de suministro refrigerada suele oscilar entre 6 y 7 °C, y el agua fría es necesaria para generar aire frío, ya que el aire frío de entrada y el aire caliente de salida interactúan. Sin embargo, es necesario asegurar que la temperatura de entrada se encuentre entre 18 y 26,5 °C, tal como lo establece la ASHRAE .
Algunos tipos de sistemas de acoplamiento directo permiten temperaturas de entrada de agua más elevadas debido a la proximidad del sistema de refrigeración y al diseño de la serpentina de enfriamiento, sin dejar de cumplir con las directrices de ASHRAE.
Dado que los refrigeradores representan entre el 30% y el 40% del consumo energético de un centro de datos, y la mayor parte de ese consumo se debe a la refrigeración mecánica, una temperatura de entrada de agua más alta permite aumentar las horas en las que es posible la refrigeración gratuita , aumentando así la eficiencia del refrigerador.
centros de datos de Google
En una entrevista de 2016, el vicepresidente de centros de datos de Google , Joseph Kava, dijo que la compañía reestructura el sistema de refrigeración de sus centros de datos cada 12 a 18 meses y que se estaba centrando en sistemas de acoplamiento cercano. [ 1 ]
En los centros de datos, hay un suelo elevado, pero no hay baldosas perforadas. La refrigeración se realiza en pasillos cerrados con filas de racks a ambos lados, mientras que serpentines de refrigeración que utilizan agua fría sirven de techo para estos pasillos climatizados y también albergan las tuberías que transportan el agua hacia y desde las torres de refrigeración ubicadas en otra parte del edificio.
La temperatura del aire se mantiene generalmente alrededor de 26,5 °C, pero aumenta gradualmente hasta aproximadamente 49 °C debido al contacto con diversos componentes. Cuando los ventiladores dirigen el aire en el pasillo cerrado y cálido, al llegar a la parte superior de la sala, pasa por la serpentina de enfriamiento y se enfría hasta alcanzar la temperatura ambiente . A continuación, la tubería flexible se conecta a la serpentina de enfriamiento en la parte superior del pasillo caliente, desciende a través de una abertura en el suelo y fluye bajo el piso elevado.
Según las declaraciones de Kava: «Si hubiera fugas en las tuberías, el agua se filtraría en nuestro suelo elevado. Tenemos mucha experiencia con este diseño y nunca se ha producido una gran pérdida de agua», se confirma la existencia de un sistema de emergencia para cualquier fuga. Asimismo, se confirma que la proximidad de líquidos a los servidores no se considera problemática.
Kava también afirmó, refiriéndose a otros tipos de sistemas de refrigeración con instalaciones en el techo para devolver el aire caliente de escape a los acondicionadores de aire de la sala de computadoras (CRAC) ubicados a lo largo del perímetro del área del piso elevado, que "el sistema es ineficiente porque el aire caliente se mueve a lo largo de una gran distancia mientras viaja hacia el 'CRAC', mientras que un sistema de acoplamiento directo es significativamente más eficiente".
Bibliografía
- Bean, J., & Dunlap, K. (2008), Centros de datos energéticamente eficientes: una solución de filas de acoplamiento cercano Archivado el 31 de agosto de 2024 en Wayback Machine , ASHRAE Journal, 34–40.
- EPA. (2007, 2 de agosto), Informe de la EPA al Congreso sobre la eficiencia energética de servidores y centros de datos , de Energy Star .
- Instalaciones de misión crítica de EYP. (26 de julio de 2006). Tendencias y soluciones para edificios de alto consumo energético: centros de datos. Archivado el 11 de junio de 2017 en Wayback Machine , de Critical Facilities Roundtable .
- Fontecchio, M. (2009, 21 de enero), Los ventiladores de aire acondicionado de los centros de datos generan ahorros a su manera. Archivado el 10 de septiembre de 2009 en Wayback Machine , de Search Data Center.
- Sun Microsystems (2008), Centros de datos energéticamente eficientes: El papel de la modularidad en el diseño de centros de datos , Sun Microsystems .
Notas
- Conocimiento del centro de datos
- Instalación de cableado
- Mercado de refrigeración de acoplamiento directo
Referencias
- ↑ Sverdlik, Yevgeniy (25 de marzo de 2016). "Kava: Google rediseña la refrigeración de los centros de datos cada 12 a 18 meses" . Data Center Knowledge . Recuperado el 29 de noviembre de 2025 .
Enlaces externos
- Cómo Google refrigera su armada de servidores
- Métricas y eficiencia: el futuro de los centros de datos
- Mercado de refrigeración de acoplamiento directo
- Refrigeración de acoplamiento directo
- Tecnología de centros de datos