Diez pasos para resolver los problemas de enfriamiento

Diez pasos para
resolver los
problemas de
enfriamiento
ocasionados por la
implementación de
servidores de alta
densidad
Por Peter Hannaford
Informe interno
N° 42
Revisión 1
Resumen ejecutivo
Los servidores de alta densidad plantean un importante desafío en términos de enfriamiento.
En la actualidad, los fabricantes diseñan servidores que pueden requerir más de 20 kW por
rack para enfriamiento. Ya que la mayoría de los centros de datos están diseñados para
proveer un promedio de hasta 2 kW por rack para enfriamiento, deben utilizarse estrategias
innovadoras para enfriar adecuadamente los equipos de alta densidad. Este informe brinda
un enfoque de diez pasos para aumentar la eficiencia del esquema de enfriamiento, la
capacidad de enfriamiento y la densidad de potencia en los centros de datos existentes.
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Introducción
La instalación compacta de servidores Blade en un único rack (Figura 1) produce un aumento en la potencia
requerida y el calor disipado, lo que genera concentraciones de calor en algunos centros de datos. Es poco
probable que un centro de datos tradicional, con unidades de aire acondicionado para salas de cómputo
(CRAC) que suministran circulación de aire a través de una cámara de piso elevado, pueda proveer una
capacidad de enfriamiento superior a 3 kW a un rack, independientemente de la cantidad y capacidad de las
unidades CRAC y la profundidad de piso. La capacidad máxima de enfriamiento suministrada a un rack en
1
particular será aun menor en salas con distribución de aire por pasillo saturado sobre un piso no elevado. En
la actualidad, están surgiendo soluciones de enfriamiento para rack que aumentan la capacidad de
enfriamiento a niveles que superan ampliamente los 10 kW por rack.
Figura 1 – Ejemplos de compactación de servidores
Al diseñar el sistema de enfriamiento de un centro de datos, el objetivo es crear un camino despejado desde la
fuente del aire enfriado hasta las entradas de aire de los servidores. Asimismo, debe crearse un camino
despejado desde la salida de aire caliente de los servidores hasta el ducto de retorno de aire de la unidad
CRAC. Sin embargo, existen algunos factores que pueden tener un efecto adverso respecto de ese objetivo.
En este informe se describen los principales factores que reducen la eficiencia operativa y la capacidad de
densidad de potencia en un centro de datos y se presentan formas de evitar estos problemas. También aporta
algunas soluciones que permiten que los centros de datos toleren niveles de demanda muy superiores a su
capacidad de diseño sin necesidad de una reconstrucción drástica.
En las próximas diez secciones se describen los pasos que pueden seguirse para enfrentar las causas
fundamentales de la falta de eficiencia y capacidad en materia de enfriamiento. Estos diez pasos se presentan
en orden de grado, siendo el primero el más sencillo y rentable. Si el objetivo es alcanzar una densidad de
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potencia superior a 6 kW por rack en un área extensa del centro de datos, probablemente sea más apropiado
contemplar directamente las medidas más extremas, como las de los pasos 9 y 10, y saltar los pasos
anteriores.
1. Realizar controles de integridad
Con relación al centro de datos, como ocurre con un automóvil, el mantenimiento periódico resulta beneficioso,
ya que el centro de datos debe seguir en funcionamiento con un máximo de eficiencia para mantener los
procesos de negocios a los que brinda soporte y evitar problemas futuros. Antes de la implementación de
actualizaciones costosas del centro de datos para resolver los problemas de enfriamiento, deben realizarse
ciertos controles que identifiquen posibles deficiencias en la infraestructura de enfriamiento. Estos controles
determinarán la integridad del centro de datos a fin de evitar las fallas de los equipos informáticos relacionadas
con la temperatura. También pueden utilizarse para evaluar la disponibilidad de una capacidad de enfriamiento
adecuada para el futuro. Debe informarse el estado actual de las instalaciones y establecerse la situación de
partida para garantizar que las acciones correctivas subsecuentes tengan resultados positivos.
El control de sistemas de enfriamiento debe incluir los siguientes puntos:
•
Capacidad máxima de enfriamiento. Si no se tiene suficiente combustible en el tanque, no
importa cuántas veces se intente encender el automóvil, el motor no funcionará. Verifique la
capacidad total de enfriamiento para asegurarse de que los requisitos de los equipos
informáticos del centro de datos no la exceden. Recuerde que por cada vatio de energía
consumida es necesario 1 vatio para enfriamiento. Si la demanda es mayor que el suministro,
se requerirá un importante trabajo de reingeniería o la utilización de soluciones de enfriamiento
autónomas para aplicaciones de alta densidad, como se describe más adelante en el paso 10.
•
Unidades CRAC (aire acondicionado para salas de cómputo). Las lecturas de los niveles
de humedad y las temperaturas de suministro y de retorno que se midan deben ser coherentes
con los valores del diseño. Verifique los puntos de referencia y modifíquelos si es necesario. Si
la temperatura del aire de retorno fuera considerablemente inferior a la temperatura ambiente
de la sala, podría inferirse que existe un cortocircuito en la vía del aire suministrado, lo que
causaría que el aire enfriado evitara los equipos informáticos y llegara directamente a la unidad
CRAC. Verifique que todos los ventiladores operen adecuadamente y que las alarmas
funcionen. Asegúrese de que todos los filtros estén limpios.
•
Agua del enfriador / Ciclo de condensación. Verifique las condiciones de los enfriadores y/o
condensadores externos, sistemas de bombeo y ciclos de enfriamiento principales. Asegúrese
de que todas las válvulas funcionen correctamente. Verifique que los sistemas DX, si se
utilizan, estén completamente cargados.
1
Para más información sobre arquitecturas de distribución de aire, consulte el Informe interno Nº 55 de APC, “Opciones en
arquitectura de distribución de aire para instalaciones de misión crítica”.
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•
Temperaturas de la sala. Verifique la temperatura en puntos estratégicos de los pasillos del
centro de datos. Por lo general, estos puntos deben estar centrados entre hileras de equipos y
separados por una distancia aproximada equivalente a cuatro racks.
•
Temperaturas de los racks. Las mediciones deberán hacerse en puntos ubicados en el centro
de las entradas de aire en las partes superior, central e inferior de cada rack. Estas
temperaturas deben registrarse y compararse con las temperaturas de entrada recomendadas
por el fabricante para los equipos informáticos.
•
Velocidad del aire en las losas. Si se utiliza un piso elevado como cámara de enfriamiento, la
velocidad del aire debe ser uniforme en todas las losas perforadas o rejillas de piso.
•
Condiciones del espacio bajo el piso elevado. Las partículas de suciedad y polvo por
debajo del piso elevado se dirigirán a través de las losas perforadas hacia el interior de los
equipos informáticos. Los obstáculos que puede haber debajo del piso, como los cables de red
y de alimentación, impiden la circulación de aire y tienen un efecto adverso en el suministro de
aire frío a los racks.
•
Circulación de aire dentro de los racks. Los huecos dentro de los racks (espacios vacíos sin
utilizar que no tienen paneles de obturación, bahías para Blade vacías sin obturación, aberturas
para el paso de cables sin sellar) o la cantidad excesiva de cables afectarán el rendimiento del
esquema de enfriamiento.
•
Disposición de las losas y los pasillos. El uso eficiente del espacio bajo el piso elevado
como cámara de enfriamiento depende esencialmente de la disposición de las rejillas del piso y
la ubicación de las unidades CRAC.
Si desea obtener una descripción más detallada, consulte el Informe interno Nº 40 de APC, "Auditoría de
esquemas de enfriamiento para identificar posibles problemas de enfriamiento en centros de datos".
2. Implementar un régimen de mantenimiento del
sistema de enfriamiento
2
El Uptime Institute informó que encontró deficiencias operativas en más del 50% de los centros de datos que
visitó. Aunque a todos estos casos se los calificó en general como "enfriamiento deficiente", algunos eran sólo
el resultado de regímenes de mantenimiento inadecuados o mal ejecutados.
Entre las deficiencias que se encontraron pueden mencionarse:
2
•
Serpentines sucios o bloqueados que obstruyen la circulación de aire.
•
Sistemas DX subcargados.
•
Puntos de control ubicados incorrectamente.
www.upsite.com
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•
Sensores dañados o sin calibrar.
•
Tuberías de suministro y retorno invertidas.
•
Válvulas defectuosas.
•
Bombas defectuosas.
•
Bombas en funcionamiento innecesariamente.
•
Sistemas de aprovechamiento de enfriamiento que no fueron puestos en marcha.
El mantenimiento periódico y preventivo es esencial para que el centro de datos continúe operando con un
rendimiento máximo. Si no se realizaron tareas de mantenimiento en el sistema por un tiempo prolongado,
éstas deben ponerse en práctica de inmediato. Debe implementarse un régimen de mantenimiento periódico
para que los componentes de enfriamiento funcionen de acuerdo con las pautas recomendadas por los
fabricantes. Para más detalles, póngase en contacto con su empresa de mantenimiento, su consultor en
HVAC o APC.
3. Instalar paneles de obturación e implementar un
régimen de organización del cableado
El espacio vertical sin utilizar en los racks provoca que el aire caliente extraído de los equipos encuentre un
"atajo" hacia la entrada de aire de los mismos equipos. El reciclado irrestricto del aire caliente causa que los
equipos se recalienten innecesariamente.
3
En una guía de instalación de un servidor HP se indica:
ADVERTENCIA: Utilice siempre paneles de obturación para completar todos los
espacios en U vacíos en el panel frontal del rack. Esta disposición asegura una
circulación de aire apropiada. El uso de un rack sin paneles de obturación puede
conducir a un esquema de enfriamiento insatisfactorio, lo que puede causar daños
térmicos.
La advertencia, que se refiere a una de las causas principales de problemas de sobrecalentamiento, suele
pasarse por alto. La instalación de paneles de obturación impide que el aire frío no llegue a las entradas de
aire del servidor y que el aire caliente reingrese al ciclo de enfriamiento. La Figura 2 muestra el efecto que
producen los paneles de obturación.
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Figura 2 – Efecto de la instalación de paneles de obturación en la temperatura del aire de entrada al
servidor
2A: Sin paneles de obturación
90°F (32°C)
80°F (27°C)
Lateral
95°F (35°C)
2B: Con paneles de obturación
79°F (26°C)
73°F (23°C)
Lateral
73°F (23°C)
Panel de
obturación
83°F (28°C)
73°F (23°C)
72°F (22°C)
72°F (22°C)
70°F (21°C)
70°F (21°C)
Temperatura de
entrada al servidor
Temperatura de
entrada al servidor
Para más información, consulte el Informe interno de APC Nº 44, “Cómo mejorar el rendimiento del sistema de
enfriamiento de los racks con paneles de obturación”.
Si el cableado no se dispone de manera estructurada, también se ve afectada la circulación de aire dentro del
rack. La implementación de servidores de alta densidad está generando nuevas dificultades en la organización
del cableado. La Figura 3 ilustra la forma en que el cableado no estructurado puede restringir la salida de aire
de los equipos informáticos.
3
Guía de instalación de servidor HP Proliant DL360 Generation 3, www.hp.com
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Figura 3 – Ejemplo de cableado no estructurado
Los cables innecesarios o que no se utilicen deben retirarse. Los cables de datos deben acortarse para
alcanzar la longitud adecuada, y deben utilizarse paneles de cableado cuando sea apropiado. La alimentación
a los equipos debe proveerse por medio de unidades PDU de montaje en rack con cables acortados a la
longitud adecuada. Para más información sobre accesorios para racks que resuelvan problemas de cableado,
consulte el sitio Web de APC, www.apc.com.
4. Retirar obstáculos bajo el piso elevado y sellar el
piso elevado
En los centros de datos con piso elevado, el espacio bajo el piso se utiliza como cámara o ducto para hacer
llegar el aire frío desde las unidades CRAC hasta las losas perforadas o rejillas de piso ubicadas al frente de
los racks. A menudo, este mismo espacio también se usa para otros servicios, como sistemas de
alimentación, tuberías de enfriamiento, cableado de red y, en algunos casos, suministro de agua o detección y
extinción de incendios.
Durante la fase de diseño del centro de datos, los especialistas en diseño especificarán la profundidad del piso
elevado suficiente para distribuir aire a las losas perforadas a la tasa de circulación requerida. A medida que
se agreguen racks y servidores, se instalarán más cables de red y de alimentación. A menudo, cuando se
trasladan o reemplazan los servidores, el cableado que deja de usarse queda abandonado debajo del piso
elevado. Esto ocurre especialmente en instalaciones que prestan servicios de hospedaje de equipos con un
alto nivel de rotación de clientes. Los dispositivos que mejoran la distribución de aire, como el que se muestra
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en la Figura 11, pueden reducir la importancia del problema de la circulación de aire restringida. Utilizar
cableados instalados en altura garantiza que este problema nunca se producirá. Si el cableado se instala bajo
el piso elevado, debe existir espacio suficiente para permitir la circulación de aire requerida para un esquema
de enfriamiento adecuado. En condiciones ideales, deberían instalarse bandejas de cables en un "nivel
superior" bajo el piso elevado, para que el espacio debajo de las bandejas permanezca libre y sirva como
cámara de enfriamiento.
Las losas de piso faltantes deben completarse y sellarse para que no existan filtraciones de aire. Los recortes
en el piso para pasar cables causan la mayoría de las filtraciones de aire no deseadas, por lo que debe
colocarse un sellado alrededor de los cables. Si existen losas con recortes que no se usan, deben
reemplazarse por losas enteras. Las losas perforadas adyacentes a racks vacíos o faltantes también deben
reemplazarse por losas enteras.
5. Separar los racks de alta densidad
Cuando los racks de alta densidad se ubican uno junto al otro, la mayoría de los sistemas de enfriamiento se
vuelven ineficaces. Este problema tiende a desaparecer si se distribuyen esos racks en toda la superficie de la
sala. El siguiente ejemplo ilustra la eficacia de esta estrategia.
Características de diseño del centro de datos:
Área del piso elevado: 465 m² (5000 pies cuadrados)
Profundidad del piso elevado: 762 mm (30 pulgadas)
Carga de la UPS: 560 kW
Espacio promedio ocupado por racks: 116 m² (1250 pies cuadrados)
Cantidad de racks: 200
Densidad promedio de potencia del centro de datos: 1204 vatios / m² (112 vatios / pie
cuadrado)
Densidad de potencia promedio por rack: 2800 vatios
Si se deja espacio para pasillos y unidades CRAC, y suponiendo que los racks ocupan la cuarta parte del
espacio en el piso del centro de datos, la densidad promedio por rack será de 2,8 kW. Con una profundidad de
piso elevado de 762 mm (30 pulgadas) y considerando el espacio bajo el piso elevado necesario para los
cables de datos y de alimentación, las características de los deflectores de aire de las unidades CRAC,
etcétera, es poco probable que el nivel de enfriamiento máximo posible exceda los 3 kW por rack, salvo que
se utilicen dispositivos adicionales asistidos por ventiladores. En la Figura 4, se ha supuesto que cinco de los
200 racks son racks de alta densidad y están ubicados uno junto al otro en una hilera.
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Figura 4 – Centro de datos con todos los racks de alta densidad juntos
= rack de 10 kW (los demás son
de 2,6 kW)
Suponiendo que cada uno de los cinco racks de alta densidad tiene una carga de 10 kW, y que los otros 195
tienen una carga de 2,6 kW, el promedio general por rack será de 2,8 kW, valor que está por debajo del límite
de enfriamiento teórico. Sin embargo, la carga promedio para la hilera de racks de alta densidad será de 10
kW por rack, una carga que superará la capacidad de infraestructura de enfriamiento, salvo que se utilicen
soluciones independientes o de extracción de aire caliente (como se detalla más adelante en los pasos 9 y
10).
Una alternativa es distribuir los racks de alta densidad para mantener los promedios de enfriamiento, como se
muestra en la Figura 5.
Figura 5 – Centro de datos con los racks de alta densidad distribuidos
= rack de 10 kW (los demás son
de 2,6 kW)
La razón fundamental por la que distribuir las cargas de alta densidad es una solución eficaz es que si los
racks de alto consumo de potencia se encuentran aislados, pueden “tomar prestada” la capacidad de
enfriamiento que los racks adyacentes no utilicen. Sin embargo, el préstamo no se produce si los racks
adyacentes aprovechan toda la capacidad de enfriamiento disponible.
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6. Implementar una configuración de pasillo
caliente/pasillo frío
A excepción de algunos casos, la mayoría de los servidores montados en rack están diseñados para tomar
aire por la parte frontal y expulsarlo por la parte posterior. La Figura 6 muestra una sala en la que los racks de
todas las hileras están orientados en la misma dirección. Al utilizar esta configuración, el aire caliente de la
hilera 1 se expulsa en el pasillo adyacente, donde se mezcla con el aire de la sala o el aire enfriado, para
luego ingresar por el frente de los racks de la hilera 2. A medida que el aire pasa por las diferentes hileras en
forma consecutiva, los servidores reciben aire a temperaturas cada vez más altas. Si todas las hileras se
disponen con las entradas de aire de los equipos orientadas en la misma dirección, los problemas de
funcionamiento de los equipos serán inevitables. Este efecto se produce tanto en entornos con piso elevado
como en aquellos con piso convencional.
Figura 6 – Configuración de racks sin separación entre pasillos fríos y calientes
Hilera 1
Hilera 2
Hilera 3
Hilera 4
Una mejor práctica consiste en disponer los equipos en una configuración de pasillos "calientes" y "fríos"
alternados, como se muestra en la Figura 7. En los pasillos fríos se colocan las losas de piso perforadas, y los
racks se ubican de manera que todos los frentes de servidores (y sus entradas de aire) miren a un pasillo frío.
El aire caliente se extrae hacia el pasillo caliente, que no posee losas de piso perforadas.
Esta configuración de pasillo caliente/pasillo frío también puede aplicarse en entornos con piso convencional.
Para más información, consulte el Informe interno Nº 55 de APC, “Opciones en arquitectura de distribución de
aire para instalaciones de misión crítica”.
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Figura 7 – Configuración de racks con pasillo caliente/pasillo frío
Hilera 1
Hilera 2
Hilera 3
Hilera 4
7. Alinear las unidades CRAC con los pasillos calientes
Las unidades CRAC deben alinearse con los pasillos calientes para optimizar la eficiencia del esquema de
enfriamiento. La Figura 8 muestra una disposición típica de sala donde las unidades CRAC están ubicadas en
forma balanceada en el perímetro de una sala en una configuración de pasillo caliente/pasillo frío.
Figura 8 – Disposición típica de unidades CRAC
CRAC
PASILLO FRÍO
PASILLO CALIENTE
PASILLO FRÍO
PASILLO CALIENTE
PASILLO FRÍO
CRAC
CRAC
CRAC
En este ejemplo, las unidades CRAC ubicadas sobre las paredes laterales están demasiado cerca del pasillo
frío, lo que provoca que la circulación de aire evite las rejillas del piso de ese pasillo. Sería más adecuado
ubicar esas unidades CRAC sobre las paredes anterior y posterior para obtener una mejor circulación de aire
por los pasillos.
En la Figura 9, las unidades CRAC fueron desplazadas a las paredes anterior y posterior, y están alineadas
con los pasillos calientes. Podría pensarse que las unidades CRAC deberían alinearse con los pasillos fríos
para generar una circulación de aire hacia las rejillas del piso. Sin embargo, el análisis de dinámica de fluidos
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computacional (CFD) demostró que, con tal configuración, el aire caliente de los pasillos calientes cruza entre
los racks hacia el pasillo frío para regresar a las unidades CRAC, lo que provoca una mezcla de aire caliente y
frío que aumenta la temperatura del aire suministrado a los frentes de los racks.
Figura 9 – Disposición preferida de unidades CRAC
CRAC
PASILLO FRÍO
PASILLO CALIENTE
CRAC
PASILLO FRÍO
PASILLO CALIENTE
PASILLO FRÍO
CRAC
CRAC
En resumen, si se tiene un sistema de enfriamiento con piso elevado, es más importante alinear las unidades
CRAC con la vía de retorno de aire (pasillos calientes) que con la vía de suministro de aire por la cámara bajo
el piso elevado (pasillos fríos).
8. Organizar las rejillas del piso
La circulación de aire en el rack y la disposición de los racks son factores clave para maximizar el rendimiento
del esquema de enfriamiento. Sin embargo, la ubicación incorrecta de las rejillas del piso puede generar la
mezcla del aire enfriado con el aire caliente extraído antes de llegar a los equipos, con los subsiguientes
problemas y costos de rendimiento que se describieron anteriormente. La ubicación incorrecta de las rejillas
de entrada o salida de aire es un problema frecuente que puede eliminar prácticamente todas las ventajas de
un diseño de pasillo caliente/pasillo frío.
La clave para una buena ubicación de las rejillas para suministro de aire es colocarlas tan cerca como sea
posible de la entrada de aire de los equipos, lo que maximiza la conservación de aire frío en los pasillos fríos.
En los casos de distribución de aire debajo del piso elevado, esto implica colocar losas perforadas solo en los
pasillos fríos. La distribución en altura puede ser tan eficaz como la distribución por debajo del piso elevado.
Pero, análogamente, la clave es que las rejillas de distribución estén ubicadas solo por encima de los pasillos
fríos, y que las rejillas dirijan el aire en línea recta hacia abajo al pasillo frío (y no lateralmente con una rejilla
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difusora). Tanto en los sistemas en altura como en los sistemas por debajo del piso elevado, las rejillas
colocadas donde no haya equipos en funcionamiento deben cerrarse, ya que el aire que sale por ellas regresa
a la unidad CRAC a una temperatura más baja, lo que incrementa la deshumidificación y reduce el
rendimiento de la unidad CRAC.
Las rejillas de piso ubicadas demasiado cerca de las unidades CRAC producen una presión negativa, lo que
causa que el aire de la sala sea absorbido de regreso debajo del piso, como se muestra en la Figura 10. Se
puede utilizar un dispositivo sencillo de medición de velocidad de aire para identificar ubicaciones para las
losas perforadas que aseguren la presión estática correcta.
Figura 10 – Movimiento relativo del aire en entornos de alta velocidad bajo piso elevado
CRAC
o
CRAH
Rack
Nota: La orientación de los racks puede diferir en algunos centros de datos. El ejemplo que se muestra en la
Figura 10 es diferente del modelo recomendado en la Figura 9, pero se lo incluye para demostrar el patrón de
circulación de aire que se describió anteriormente.
La clave de una buena ubicación para las rejillas de retorno de aire es colocarlas tan cerca de las salidas de
aire de los equipos como sea posible para maximizar la acumulación de aire caliente en los pasillos calientes.
En algunos casos, se utiliza una cámara en altura con falso cielorraso para recolectar el aire caliente, lo que
facilita la alineación de las rejillas de retorno con los pasillos calientes. Cuando se utiliza un cielorraso de
retorno global alto y abierto, el mejor enfoque es ubicar las rejillas de retorno de las unidades CRAC a la
máxima altura posible en el cielorraso y, cuando sea viable, distribuir el retorno de aire utilizando ductos para
intentar alinear las rejillas de retorno con los pasillos calientes. Incluso una tosca cámara de retorno con unas
pocas rejillas de retorno de aire alineadas rudimentariamente con los pasillos calientes es preferible a un
retorno único global en un lateral de la sala.
En el caso de salas más pequeñas sin piso elevado ni ductos de circulación de aire, a menudo se ubican
unidades CRAC de descarga superior o inferior en una esquina o sobre una pared de la sala. En estos casos,
puede ser difícil alinear el suministro de aire frío con los pasillos fríos y el retorno de aire caliente con los
pasillos calientes. En estas situaciones se pone en riesgo el rendimiento. Sin embargo, es posible mejorar el
rendimiento de estos sistemas como se describe a continuación:
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ƒ En el caso de unidades de descarga superior, ubique la unidad cerca de uno de los extremos de
un pasillo caliente y agregue ductos para suministrar aire frío a puntos por encima de los pasillos
fríos tan lejanos a la unidad CRAC como sea posible.
ƒ En el caso de unidades de descarga inferior, ubique la unidad en uno de los extremos de un
pasillo frío orientado de manera que envíe aire hacia el pasillo frío, y agregue una cámara de
retorno de falso cielorraso o un sistema de ductos colgantes con rejillas de retorno por encima de
los pasillos calientes.
Una investigación sobre la mala ubicación de puntos de suministro y de retorno revela una causa fundamental
subyacente: el personal siente la diferencia de temperatura entre los pasillos fríos y calientes, supone que
estas condiciones son el resultado de un defecto e intentan resolverlo trasladando las rejillas de aire frío a los
pasillos calientes y los retornos de aire caliente a los pasillos fríos. El personal supone que la condición
esencial que intenta lograr un centro de datos bien diseñado, la separación entre aire caliente y aire
frío, es una falla, y toma medidas para mezclar el aire, lo que pone en riesgo el rendimiento y aumenta
los costos del sistema. Obviamente, los pasillos calientes deben estar calientes.
9. Instalar dispositivos para aumentar la circulación de
aire
Cuando la capacidad total de enfriamiento promedio es adecuada, pero se han generado concentraciones de
calor por el uso de racks de alta densidad, es posible enfriar mejor las cargas dentro de los racks mediante la
incorporación de dispositivos asistidos por ventiladores que mejoran la circulación de aire y pueden aumentar
la capacidad de enfriamiento a un nivel de entre 3 y 8 kW por rack. Los dispositivos como la Unidad de
distribución de aire (ADU) de APC “toman prestado” aire de los racks adyacentes de manera eficaz (Figura
11). Como sucede con todos los dispositivos de extracción de aire, debe tenerse cuidado al posicionar el
dispositivo para asegurar que el aire que se toma del espacio lateral no produzca un sobrecalentamiento de
los racks adyacentes. Estos dispositivos deben recibir alimentación de una UPS para evitar que los equipos se
apaguen por problemas térmicos durante una interrupción en el suministro eléctrico. En entornos de alta
densidad, puede producirse una sobrecarga térmica durante el tiempo que lleva poner en marcha el generador
de respaldo.
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Figura 11 – Unidad para suministro de aire de montaje en rack con canalización total
Los dispositivos en forma de bandeja para ventiladores,
como las ADU de APC, pueden instalarse en la parte
inferior del rack y dirigen la circulación de aire en forma
vertical para crear una "cortina" de aire frío entre la
puerta frontal y los servidores. Deben utilizarse paneles
de obturación (vea el paso 3 de este informe) para
asegurar la integridad de esta nueva cámara de aire.
Figura 12 – Unidad para retorno de aire de montaje en rack con canalización total
En el caso de densidades mayores, puede quitarse la
puerta posterior del gabinete y reemplazarse por un
dispositivo de circulación de aire, como la Unidad de
extracción de aire (ARU) de APC. El aire caliente
extraído que normalmente se expulsaría hacia el pasillo
caliente se recolecta e impulsa hacia arriba, donde se lo
envía por medio de ductos a la cámara de aire de
retorno. Así se elimina la recirculación en el rack y
mejora la eficiencia y capacidad de la unidad CRAC.
Con estos dispositivos, deben utilizarse paneles de
obturación y paneles laterales para rack.
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10. Instalar dispositivos autónomos para alta densidad
Cuando los requisitos de energía y enfriamiento dentro de un rack superan los 8 kW, se vuelve cada vez más
difícil suministrar una corriente de aire frío sostenida a las entradas de todos los servidores si solo se cuenta
con la circulación de aire proveniente de las losas perforadas del piso. En situaciones de alta densidad
extrema, con consumos superiores a los 8 kW por rack, se requiere que el aire frío se suministre directamente
a todos los niveles del rack (y no desde la parte superior o inferior) para asegurar una temperatura uniforme en
todos los niveles. Los sistemas autónomos para enfriamiento de alta densidad que cumplen con este objetivo
están diseñados para instalarse en un centro de datos sin tener impacto en ningún otro rack ni en los sistemas
de enfriamiento existentes. Desde el punto de vista térmico, estos sistemas son “independientes de la sala” y
tomarán aire frío del ambiente y lo volverán a descargar en la sala a la misma temperatura, o bien utilizarán su
propia circulación de aire dentro de un gabinete sellado. Se muestran dos ejemplos de estos sistemas en la
Figura 13 y la Figura 14.
Figura 13 – Sistema integrado de enfriamiento de racks (para varios racks)
En el caso de densidades mayores que las que
pueden lograrse utilizando dispositivos de
circulación de aire como las unidades ADU y
ARU que se acaban de describir, la
infraestructura completa de energía y
enfriamiento (distribución de energía,
disyuntores, instalación de cables de datos en
altura, UPS y enfriamiento) está disponible en
sistemas integrados para enfriamiento de racks.
El aire caliente de los servidores (hasta 20 kW
por rack) se descarga en un pasillo caliente
cerrado y se desplaza por la unidad de
enfriamiento para descargarse en la sala a
temperatura ambiente.
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Figura 14 – Sistema integrado de enfriamiento de racks (para un único rack)
En el caso de cargas de alta densidad de hasta 15 kW por
rack, otro enfoque viable es el Sistema de gabinete
autónomo (ACS) de APC. La unidad ACS es un centro de
datos completo en un gabinete que incorpora los aspectos
de enfriamiento, energía, control de incendios y seguridad
que se requieren cuando se trabaja con cargas de muy alta
densidad. La unidad de enfriamiento se ubica dentro del
gabinete, con lo que se asegura la máxima eficacia en el
suministro de aire frío a los equipos montados en el rack.
El aire caliente se recicla hacia la unidad de enfriamiento
integral y no sale del gabinete.
Conclusión
La instalación de la tecnología más reciente de servidores Blade brinda muchas ventajas. Sin embargo, si se
los implementa en la forma más compacta que permite su tamaño, estos servidores requieren de dos a cinco
veces la energía por rack que debe abastecerse a los servidores tradicionales, y generan una salida de calor
que puede muy fácilmente causar el apagado de los sistemas por problemas térmicos si no se implementan
estrategias de enfriamiento proactivas. Para evitar por completo las fallas de los equipos, las disminuciones
inexplicables en la actividad y la reducción de la vida útil de los equipos, es crucial implementar un régimen
periódico de controles de integridad a fin de asegurar que los equipos de enfriamiento funcionen dentro de los
rangos de valores de capacidad, eficiencia y redundancia de diseño. Los pasos detallados en este informe
ayudarán a mantener el centro de datos en funcionamiento con un máximo de eficiencia para preservar los
procesos de negocios a los que brinda soporte y evitar problemas futuros.
Las pautas mencionadas en los pasos 1 a 8 ayudarán a mantener un centro de datos típico en funcionamiento
dentro de los límites de diseño originales. Los pasos 9 y 10 ofrecen sugerencias adicionales sobre cómo
superar el límite práctico de diseño para la densidad de enfriamiento de un centro de datos típico, sin
necesidad de rediseñar o reconstruir drásticamente, instalando soluciones de enfriamiento autónomas para
trabajar con aplicaciones de servidores de alta densidad.
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Acerca del autor
Peter Hannaford es Director de Marketing de Productos de la región EMEA de APC. Es miembro del British
Chartered Management Institute y del British Institute of Directors, y participó en el diseño y la construcción de
infraestructuras de centros de datos en todo el mundo que en total ocupan más de un millón de pies
cuadrados.
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