Esta nova série de relatórios especiais. termina com um mergulho profundo em diferentes estratégias de resfriamento do data center, bem como dicas sobre como navegar entre o equilíbrio entre eficiência de energia e uso de água - um processo que é exclusivo para cada data center e é afetado por constantes mudanças de tecnologia. 

Buscando um equilíbrio

A melhor estratégia de resfriamento do data center é buscar um equilíbrio. Desde 2006, a classificação Power Usage Efficiency (PUE) da Green Grid tem sido usada como o padrão ouro para a eficiência do data center. O PUE é calculado dividindo a quantidade de energia que entra em uma instalação pela quantidade usada para suportar a carga de TI, com o objetivo de chegar o mais próximo possível de uma proporção de 1: 1.

Embora o Green Grid tenha declarado que o PUE foi estritamente concebido para ser uma métrica para os operadores de data centers rastrearem sua própria eficiência energética, ele foi adotado no Padrão ANSI / ASHRAE / IES 90.1-2013, proporcionando assim um incentivo para o uso de água resfriamento. Ao transferir a carga de eletricidade para água, as instalações podem melhorar sua PUE e, assim, cumprir melhor as regulamentações porque o consumo de água é invisível para o cálculo.

Ao transferir a carga de eletricidade para água, as instalações podem melhorar sua PUE e, assim, cumprir melhor as regulamentações porque o consumo de água é invisível para o cálculo.

Em 2011, o Green Grid introduziu a métrica Water Usage Effectiveness (WUE) como corolário do PUE. A WUE é calculada dividindo a quantidade de água que um local usa para resfriar, regular a umidade e produzir eletricidade pelo uso de energia do equipamento de TI. O objetivo é permitir que os gerentes de data center entendam o efeito do consumo de água na rede elétrica local.

Os operadores de data center precisam considerar ambas as métricas para alcançar um equilíbrio que seja bom para seus resultados financeiros e objetivos de sustentabilidade. Os investimentos em fontes alternativas de energia, como a eólica e a solar, que usam muito menos água do que as usinas movidas a carvão ou nuclear, podem ajudar a reduzir as duas pontuações.

O melhor curso de ação é mapear a escolha da tecnologia térmica para o caso de uso. Soluções com pouca ou nenhuma água que também minimizam o uso de energia são as mais desejáveis. Existem vários tipos de alternativas de resfriamento que são eficientes em termos de água e energia.

Resfriamento Evaporativo Direto

O resfriamento evaporativo direto usa a evaporação direta da água para produzir resfriamento e umidificação significativos com baixo consumo de energia. Um meio úmido como CELdek ou GLASdek é usado como substrato para permitir que um grande volume de contato com o ar evapore a água. Isso é amplamente considerado como o método mais simples e econômico de resfriamento e umidificação do ar. Essa tecnologia é implantada por operadoras que desejam deixar o ar do data center flutuar com o ar externo e correr o risco de trazer o ar de fora. Para minimizar esses riscos, os sistemas de evaporação direta devem incluir sistemas de backup totalmente compactados, caso o ar externo não seja adequado para os data centers, como é o caso de incêndios que ocorreram na Califórnia e em outras partes dos EUA

Resfriamento evaporativo indireto

O resfriamento evaporativo indireto usa duas correntes de ar opostas que entram em contato com um lado diferente de um trocador de calor de polímero. A parede externa do trocador entra em contato com o ar que precisa ser condicionado antes de ser entregue ao espaço ocupado. A parede interna está em contato com o ar que vem do ambiente ou exaustão do edifício. O resfriamento ocorre quando a água pulverizada na parede interna de um trocador de calor evapora, conferindo um efeito de resfriamento à parede externa do trocador de calor. Isso permite que a corrente de ar que entra em contato com a parede externa seja resfriada. Esta tecnologia, embora eficiente, pode consumir mais água do que o resfriamento evaporativo direto, devido ao trocador de calor estar entre o ar interno e externo.

O benefício do resfriamento evaporativo indireto sobre o resfriamento evaporativo direto é que ele elimina os riscos associados à entrada de ar externo no data center e à necessidade de dimensionar o backup ou o resfriamento compactado para a carga total do data center.

Resfriadores de resfriamento sem evaporação

Os chillers de resfriamento livre evaporativo usam o ar ambiente que passa por almofadas úmidas ou sistemas de spray atomizador para estender as horas em que o chiller pode operar no modo de resfriamento livre. Durante os dias mais quentes, o ar resfriado por evaporação é injetado nas bobinas de rejeição de calor (condensador), reduzindo assim os custos de energia. A combinação dos modos de operação entre o resfriamento livre com o sistema adiabático ou evaporativo e a temperatura do ar de condensação reduzida não só fornece uma operação mais eficiente do chiller, mas também reduz os requisitos de energia de pico para o chiller operar, reduzindo o gerador e a distribuição de energia necessária para suportar a carga de resfriamento.

Economizador de refrigerante

O economizador de refrigerante é uma tecnologia eficiente que aproveita a mudança de fase dos refrigerantes para economizar ou fornecer resfriamento gratuito durante os momentos em que as temperaturas externas o suportam. Esses sistemas usam tecnologia comum baseada em compressor e bombas para circular o refrigerante através do sistema para fornecer resfriamento. Eles podem fornecer resfriamento muito eficiente sem o uso de água e têm o melhor custo total de propriedade de 10 anos devido ao seu design simples.

Resfriamento líquido - Direto ao Chip

Resfriamento por líquido - direto ao chip leva água ou refrigerante diretamente ao chip para eliminar o calor dos componentes mais quentes do servidor. O resfriamento direto para o chip extrai cerca de 80% do calor para o líquido, enquanto o calor restante é resfriado por sistemas de resfriamento de ar no data center. Esta técnica não é apenas um meio eficiente de resfriar o equipamento, mas também reduz a energia do ventilador dentro do equipamento, melhorando a eficiência operacional.

Resfriamento líquido - Resfriamento por imersão

Resfriamento a líquido - resfriamento por imersão é uma técnica de resfriamento relativamente nova que submerge o equipamento de computador em um fluido não condutor. O calor é removido circulando o líquido em contato direto com os componentes quentes e, a seguir, por meio de trocadores de calor frios. O benefício dessa abordagem em relação ao resfriamento líquido direto ao chip é que todo o calor do servidor é capturado pelo líquido, de modo que os ventiladores podem ser eliminados dos servidores.

Preparando-se para a mudança

Equilibrar a eficiência de energia e o uso de água é um processo exclusivo de cada data center e é afetado por constantes mudanças tecnológicas. Os operadores devem procurar soluções que forneçam a melhor combinação de PUE e WUE, dados os custos operacionais locais, objetivos de sustentabilidade, regulamentos e considerações da comunidade. O tamanho da instalação é um fator importante para fazer a escolha certa, pois não existe um tamanho único que sirva para todos. Procure por ideias nos operadores de hiperescala, pois eles estão motivados para fazer alguns dos trabalhos mais inovadores nessa área.

Além disso, fique de olho nas tendências emergentes em design de hardware e IA. Os fabricantes de componentes estão constantemente procurando maneiras de reduzir o consumo de energia, como reduzir os ciclos do processador ou desligar componentes durante períodos de baixa atividade. Os controles baseados em IA complementarão os operadores humanos, monitorando a infraestrutura em uma escala muito maior e ajustando as cargas de trabalho para otimizar o uso de energia.

O tamanho da instalação é um fator importante para fazer a escolha certa, pois não existe um tamanho único que sirva para todos. Procure por ideias nos operadores de hiperescala, pois eles estão motivados para fazer alguns dos trabalhos mais inovadores nessa área.

A tendência crescente em direção à computação de ponta pode permitir eficiências adicionais, movendo algum processamento para servidores refrigerados a ar no campo e aliviando a carga em redes e centros de dados.

As operadoras também devem monitorar o desenvolvimento do Smart Grid e as oportunidades que ele apresentará para monetizar sua infraestrutura de UPS e, ao mesmo tempo, simplificar o caminho para a geração de energia sustentável. O campo da eficiência energética e hídrica é palco de constantes inovações, tornando-se uma das dimensões mais interessantes das operações de data center

Acompanhe a primeira entrada - Novos conceitos de data center sustentável surgem em meio a um mercado em evolução, bem como publicações que exploram o potencial da rede inteligente e do uso de água do data center.

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