Fuga termica en Data Center

Se examina a continuación el impacto del corte de energía (Media y alta densidad) sobre los sistemas mecánicos ubicados en el Data Center

Dinámica del sistema mecánico

El sistema de UPS se encarga de la alimentación de los equipos IT y evitar interrupciones de energía. Por desgracia, no es práctico para ejecutar el sistema de refrigeración del Data Center por varios motivos:

• Un sistema de refrigeración consume tanta o más energía que el equipo IT
• Las características de la carga del motor del sistema de refrigeración (Encendido y apagado cíclicos) puede causar que el UPS deje caer las cargas restantes
• El costo prohíbe generalmente que el sistema de enfriamiento se encuentre en el UPS

Por lo general un gran Data Center cuenta con un motor de diesel junto con el sistema UPS para permitir un funcionamiento continuo

Un inconveniente es que el sistema de refrigeración no entra en operación hasta que dicho motor de diesel se pone en funcionamiento

Autoprotección de apagado en los servidores

La evolución del Data Center ha llegado a un punto en que minutos de falla en el sistema de refrigeración no son permitidos

Hoy en día el montaje en rack cuenta con un sistema integrado de gestión térmica (El sistema garantiza que los equipos IT no sufran daños permanentes en caso de un rápido aumento de la temperatura)

Las fluctuaciones de temperatura no deben ser mayores de 5 grados centígrados durante 60 minutos.

Las fluctuaciones y la constante exposición a temperaturas fuera del rango de funcionamiento degradan la vida útil de los equipos IT

Nota:

La temperatura puede ser de 30 a 35 grados Centígrados más alta que la temperatura ambiente (Mas los grados que agreguen la acumulación de polvo dentro de los equipos, ver Figura 1)

Figura 1: Ejemplo del polvo acumulación  en un equipo IT que puede disipar calor

Los equipos de almacenamiento por lo general tienen un umbral de temperatura más baja, debido a sus componentes (Los discos girando representan en parte una fuente de ventilación)

Aumento de la temperatura en pasillo frío

ASHRAE recomienda 20-25 grados centígrados de umbral en un Data Center puede aumentarse hasta un máximo de 30-35 grados centígrados  

La principal razón es un ahorro significativo de energía como resultado del bajo consumo de energía  de los sistemas de enfriamiento

La mayoría del equipo IT está diseñado para una temperatura de operación entre los 10-35 grados centígrados

Fuga térmica

Ciertos factores juegan en cuando el Data Center o partes del mismo debido a la pérdida de refrigeración:

• Tamaño volumétrico de la habitación (En Data Center con techo alto el calor se acumula en la parte más alta en lugar de en los pasillos)
• Carga de trabajo (Si la carga de trabajo no es forzada la salida de calor será baja)
• CRAC (computer room air conditioning). Si los ventiladores en las unidades CRAC continúan funcionando

Modelado de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD)

El Modelado de CFD se utiliza ampliamente en la industria de Data Center para describir con exactitud cómo un fluido (En este caso el aire en un Data Center), se comportará dado ciertas circunstancias.

Los colores representan la temperatura con azul el más fresco y rojo el más caliente. La Figura 2 muestra como un típico Data Center se ve como cuando es adecuadamente diseñado (En funcionamiento normal)

Figura 2: Vista lateral mirando hacia la mitad del pasillo caliente

 

Las figuras 3 y 4 muestran lo que ocurre en un cuarto lleno de armarios de funcionamiento con carga de 5000 volts (La marca de tiempo es de 120 segundos después de la pérdida de refrigeración)

Figura 3: 5000 volts por cada carga del rack después de 120 segundos de la perdida de refrigeración

Figura 4: 5000 volts por cada carga del rack después de 120 segundos de la perdida de refrigeración

Reducir la exposición a la fuga térmica

La manera más efectiva de reducir la exposición a la fuga térmica en un Data Center debido a un corte de energía es reducir el tiempo necesario para restablecer la energía de refrigeración (sistemas mecánicos)


Autor: Active Power Inc.  Artículo completo publicado el año 2007, en el portal web www.activepower.com