Problemáticas de climatización en centros de datos

Por qué es hora de empezar a preocuparse por el consumo de energía de su centro de datos

Los centros de datos están perdiendo gran parte de su energía suministrada debido a la ineficiencia. Esto se debe a la refrigeración ineficiente de los diversos sistemas de energía, respaldos de UPS y maquinaria en el sitio, entre otras fuentes.

También requieren  MUCHA  potencia en general para proporcionar un funcionamiento continuo. Se espera que el consumo de energía del centro de datos  alcance los 321 teravatios hora (TWh) al año para 2030 . Cuando se tiene en cuenta la infraestructura de IoT industrial que se espera que esté en uso en estos espacios, ese número  salta a la friolera de 752 TWh . Para poner esto en perspectiva,  la producción total de energía de algunos países  ronda el billón de TWh por año.

Además, el  despliegue de 5G  y otras tecnologías de red ha aumentado aún más la necesidad pública y privada de centros de datos para operaciones continuas. Todas estas implementaciones y la dependencia de nuevas tecnologías también han llevado a un aumento vertiginoso de los desechos electrónicos producidos.

Según el Global E-Waste Monitor de la ONU, producimos  más de 54 millones de toneladas métricas de desechos electrónicos cada año , una cifra que ha crecido un 21 % en solo cinco años. Mirando hacia 2030, se espera que ese número  alcance las 73 toneladas métricas , casi el doble de lo que era hace solo 16 años.

¿Cuáles son los riesgos del centro de datos?

Al igual que con cualquier otra infraestructura, es importante planificar una estrategia de gestión de riesgos para prepararse para cualquier posible percance en el Centro de Datos y, por supuesto, para evitarlo en primer lugar. Cuando dicha infraestructura contiene datos privados, valiosos y críticos, hay mucho en juego. Según The Forecast by Nuntanix , algunos de los riesgos a los que se enfrentan los Data Centers son:

• Geográfico. Como en cualquier edificio, la ubicación juega un papel clave para los Centros de Datos, ya que pueden verse afectados por desastres naturales, como olas de calor, terremotos, inundaciones y huracanes. Algunos países y regiones son más propensos a tipos específicos de fenómenos naturales de riesgo, por lo que, dependiendo de la ubicación de los CD, las necesidades variarán enormemente. Además, las construcciones hechas por el hombre son un factor que se tiene en cuenta.
  
• Agua. El agua se utiliza en algunos sistemas de refrigeración, especialmente para enfriar elementos de cómputo, pero el agua es un gran factor de riesgo porque si se filtra, la mínima cantidad puede causar daños irreversibles en los componentes. Es imprescindible mantener los sistemas de refrigeración y otros sistemas que utilizan agua bajo control, así como asegurarse de que el agua no pueda entrar en el edificio.
  
• Corte de energía. Un corte de energía puede ser fatal, la información y los datos pueden perderse si se interrumpe el suministro de energía, por lo que es común que se implementen fuentes de energía duales y generadores de respaldo para evitar tales catástrofes y proporcionar energía ininterrumpida.
  
• Acústica. Los discos duros son muy susceptibles a las vibraciones, ya que las vibraciones constantes de alta frecuencia interfieren con ellos y pueden comprometer la confiabilidad del sistema de almacenamiento, lo que significa que se pueden perder datos. Para evitarlo, se adoptan tecnologías de insonorización y supresión acústica para proteger los espacios interiores del ruido y las vibraciones exteriores.
  
• Calor y fuego. Los centros de datos son un gran riesgo de incendio, ya que los servidores y otro hardware tienden a emitir grandes cantidades de calor mientras funcionan sin parar. Son propensos a sobrecargas de energía que potencialmente pueden causar incendios. Minimizar el riesgo de aumentos repentinos de calor y energía protege los equipos valiosos, razón por la cual los sistemas de aire acondicionado y los detectores de humo avanzados se encuentran en todos los centros de datos. Con sus mejores condiciones para evitar que aumenten la posibilidad de riesgos relacionados con el calor, como era de esperar, los países con climas más fríos son populares para construir centros de datos.

• Control de la humedad. La humedad y las computadoras no funcionan bien juntas. Muy poca humedad y descargas electrostáticas se convierten en un problema. Estas condiciones pueden dañar los componentes internos del servidor. Por otro lado, demasiada humedad podría provocar condensación y, en consecuencia, corrosión. Es por eso que un sistema HVAC bien mantenido es esencial para controlar la humedad en los centros de datos.

• Aire limpio. Las computadoras y los servidores son muy sensibles a la suciedad, el polvo y otras partículas pequeñas. Los sistemas HVAC también ayudan a filtrar el aire para proteger las computadoras. Como resultado, las partículas no se acumulan dentro del equipo y causan mal funcionamiento. Los sistemas HVAC tienen filtros de aire robustos. Hacen circular el aire y filtran las partículas no deseadas. Esto es para que los fragmentos de minutos no interfieran con el equipo de cómputo.

Instalaciones de centros de datos y equipos HVAC

Como habrás adivinado por los puntos anteriores, uno de los factores clave para evitar problemas relacionados con el calor en un Centro de Datos es contar con un sistema de ventilación y aire acondicionado eficiente y altamente efectivo. Los sistemas HVAC bien diseñados pueden beneficiar a los centros de datos de muchas maneras: manteniendo los servidores frescos, mejorando el flujo de aire entre los pasillos, aislando el aire caliente de los servidores, manteniendo la humedad en un nivel adecuado…  Todo esto resultará en un menor tiempo de inactividad del centro de datos y más. servidores confiables.

Hay muchas maneras de lograr esto a través de equipos HVAC, algunas soluciones pueden consumir bastante energía o ser costosas, por lo que es crucial una investigación exhaustiva sobre opciones rentables y sostenibles de ahorro de energía. El uso de sistemas eficientes mejora directamente el funcionamiento de los servidores, al reducir las emisiones de calor y, por lo tanto, minimizar la acumulación de exceso de calor.

Soluciones eficientes para la refrigeración experta perfecta

Hay varias formas de mantener fresco el entorno de un centro de datos de forma sostenible y económica. Estos son algunos de los más comunes:

Elementos de eficiencia energética

El uso de elementos informáticos de eficiencia energética en la infraestructura no solo ahorrará el consumo de electricidad, sino que el sistema también generará menos calor, por lo que se necesita menos energía para enfriar el ambiente, reduciendo las posibilidades de sobrecalentamiento.

Pasillos calientes y fríos

Utilizar la técnica adecuada para colocar los servidores, aprovechando el flujo de aire natural en estos dispositivos (que expulsan el calor por la parte trasera) es un método interesante.

“Al organizar el equipo en un patrón alterno de un pasillo con una entrada de aire frío y el siguiente con una salida de aire caliente, puede obtener una temperatura del aire más uniforme en toda la sala de servidores” y mantener la temperatura de manera más eficiente. Obtenga más información sobre cómo puede implementar esta técnica en sus centros de datos.

Puntos calientes

Además de posicionar estratégicamente los servidores, es necesario identificar los puntos calientes que puedan existir en el Centro de Datos para modificar el flujo de aire y bajar el nivel de calor en esas áreas. Además, en estos casos, es posible aplicar controles de velocidad inteligentes en la ventilación de los equipos. 

Otros factores que juegan un papel en la eficiencia del centro de datos

• Materiales utilizados para la construcción. El uso de materiales verdes para construir infraestructuras reduce las emisiones de gases. El uso no solo de materiales de construcción reciclados o reutilizados, sino también la incorporación de techos verdes y persianas que desvían la luz solar tendrá un efecto de enfriamiento pasivo.

• Servidores elegidos. No todos los servidores consumen la misma cantidad de energía, elegir aquellos que tienen características integradas para la eficiencia energética es muy beneficioso; tales características incluyen modo de espera, chips de bajo consumo, discos duros de estado sólido… Además, se recomienda encarecidamente incorporar energía renovable siempre que sea posible, ya sea a través de paneles solares, molinos de viento o energía geotérmica.

Futuros sistemas y tecnologías de enfriamiento del centro de datos

Si bien la refrigeración líquida aún es relativamente nueva, existen otras tecnologías de refrigeración de centros de datos en el horizonte, como métodos de refrigeración geotérmica, tecnologías inteligentes que utilizan IA y aprendizaje automático para controlar y gestionar mejor la refrigeración y la refrigeración por evaporación.

Uso de la naturaleza para enfriar los centros de datos

Aquí hay algunas formas en que los centros de datos pueden usar la naturaleza para enfriar sus instalaciones:

• El enfriamiento geotérmico utiliza la temperatura casi constante de la Tierra por debajo del nivel de la superficie para proporcionar enfriamiento. Es una vieja idea que se usaba para mantener los alimentos fríos hace siglos y se adaptó a nuestra era moderna. En los centros de datos, el enfriamiento geotérmico utiliza un sistema de tuberías de circuito cerrado con agua u otro refrigerante que corre a través de pozos verticales subterráneos, llenos de un líquido que transfiere calor. El centro de datos del oeste de Pensilvania de Iron Mountain, Verne Global en Islandia y Green Mountain en Noruega utilizan refrigeración geotérmica para sus centros de datos.
• El enfriamiento por evaporación, o enfriamiento por pantano, aprovecha la caída de temperatura que ocurre cuando el agua se expone al aire en movimiento y comienza a evaporarse y convertirse en gas. Un ventilador atrae el aire caliente del centro de datos a través de una almohadilla humedecida con agua o refrigerante y, a medida que el líquido se evapora, el aire se enfría y se empuja de regreso al centro de datos. Puede costar una fracción de un sistema HVAC enfriado por aire y funciona mejor en climas de baja humedad.
• El enfriamiento solar convierte el calor del sol en enfriamiento que se puede usar en los sistemas de enfriamiento de aire del centro de datos. El sistema recolecta energía solar y utiliza un proceso de enfriamiento impulsado térmicamente para disminuir la temperatura del aire en un edificio. Esto es útil en áreas con mucha luz solar o centros de datos que buscan complementar su enfriamiento actual con un método más ecológico.
• KyotoCooling es una mejora del método de enfriamiento gratuito que utiliza una rueda térmica para controlar los flujos de aire frío y caliente en todo el centro de datos. El aire caliente interno se ventila hacia el exterior a medida que gira la rueda; el aire exterior luego enfría la rueda y el aire que regresa a la instalación. Utiliza entre un 75 % y un 92 % menos de energía para funcionar que otros sistemas CRAH, reduce las emisiones de dióxido de carbono y elimina la necesidad de agua en el sistema de refrigeración. La tecnología es utilizada por el centro de datos de United Airlines fuera de Chicago y por HP en su centro de datos fuera de Toronto.

Uso de tecnología inteligente para la refrigeración del centro de datos

Debido a que muchas de las tecnologías de enfriamiento de centros de datos más nuevas requieren una inversión significativa por parte de los propietarios de las instalaciones, la tecnología inteligente se ha convertido en una opción popular. Los asistentes inteligentes del centro de datos, la inteligencia artificial y las tecnologías de aprendizaje automático pueden monitorear las instalaciones de manera más eficiente y hacer ajustes en tiempo real para garantizar temperaturas y niveles de humedad óptimos. Google, por ejemplo, utiliza controles de temperatura inteligentes para reducir la producción de calor y el uso de refrigeración. La empresa también ha utilizado su producto DeepMind AI para reducir el uso de energía de refrigeración en un 40 % en 18 meses.

Los robots de enfriamiento del centro de datos pueden moverse dentro de la instalación, monitoreando las temperaturas y los niveles de humedad en gabinetes de servidores específicos. Un desafío con el monitoreo manual de temperaturas en gabinetes es que las condiciones cambian tan pronto como se abren. Empresas como OneNeck IT Solutions han desarrollado una sonda de sensor robótico que cabe en gabinetes estándar. El robot sube y baja por un riel accionado por correa dentro del gabinete para recopilar datos de temperatura para cada estante. Luego transmite los datos a través de Bluetooth a los dispositivos conectados para que los profesionales del centro de datos puedan crear un mapa de calor completo del gabinete.

La demanda del centro de datos solo aumentará, por lo que los propietarios de las instalaciones y sus clientes deben buscar soluciones de refrigeración más eficientes y rentables. Ya sea buscando opciones menos dañinas para el medio ambiente, como la geotermia y el enfriamiento gratuito, o invirtiendo en tecnologías más nuevas, como el enfriamiento por inmersión líquida para servidores de alta potencia, hay algo para todos.

Ocho consejos para optimizar el HVAC y el consumo de energía de su centro de datos

1. Vigile con cautela el uso de HVAC

Para comprender mejor cómo funciona su centro de datos, aún necesita monitorear activamente su sistema HVAC y cómo funcionan estos activos. Las soluciones remotas de monitoreo y control de HVAC como las de Galooli pueden brindarle información centrada en datos sobre cómo puede mejorar el rendimiento de los sistemas HVAC de su centro de datos.

También brindan alertas en tiempo real para el mantenimiento predictivo y preventivo para mitigar posibles interrupciones y fallas más graves. Esto ahorrará costos de mantenimiento de HVAC, mejorará la eficiencia e identificará problemas antes de que interrumpan las operaciones.

2. Encienda el interruptor de alimentación de CC

Según un  estudio del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI) , la introducción de sistemas de alimentación de CC  dio como resultado un ahorro de energía del 14,9 % con carga al 15,8 % cuando estaba inactivo en comparación con los sistemas de CA. También descubrieron que la CC proporcionaba una confiabilidad de entrega de energía significativamente mejorada y redundancias mejoradas con la capacidad de la CC para conectarse directamente a las  baterías de respaldo .

3. Reducir las pérdidas de energía innecesarias

La eficacia del uso de energía (PUE) es una medida de la eficiencia de un centro de datos específico. A partir de una puntuación perfecta de 1,0, la mayoría de los centros de datos promedian alrededor de 1,8, con una puntuación de 1,2 e inferior que indica un centro de datos centrado en la eficiencia. El estudio mencionado anteriormente del EPRI encontró que  más del 58% de los centros de datos están operando fuera de un PUE eficiente .

Además,  las pérdidas de las unidades de distribución de energía (PDU) pueden representar hasta el 12 por ciento  del consumo de energía de un centro de datos, y los sistemas UPS tienen un impacto similar. Esto también se relaciona con operaciones HVAC más eficientes, como discutimos anteriormente, lo que reduce el consumo de energía innecesario, especialmente durante los tiempos de inactividad.

4. Supervise sus activos energéticos de forma remota

El uso de una  solución de administración y monitoreo remotos (RMM)  como la de Galooli puede proporcionar visibilidad y control completos sobre los sistemas de energía y HVAC. Mediante el seguimiento de los KPI de rendimiento y el rendimiento general de las instalaciones en tiempo real, podemos garantizar que se identifiquen y mitiguen las ineficiencias. Con nuestros controles remotos, los activos de HVAC y energía que funcionan mal y están desactualizados se pueden descubrir y sincronizar sin estar en el sitio.

5. Deje que sus servidores respiren

Los diseños de los servidores no han cambiado demasiado desde que se colocaron en bastidores, pero existen varios  métodos  para mejorar la eficiencia del HVAC del centro de datos. En primer lugar, una configuración de refrigeración adecuada reduce significativamente el PUE, que depende de minimizar las fugas de aire y la recirculación. Esto requiere sellos adecuados en servidores como paneles de plexiglás, que actúan como un excelente sello rentable.

6. Comience a rastrear la huella de carbono de su instalación

Además de rastrear su uso de energía y cualquier activo externo que se comporte de manera anormal, también es fundamental que los operadores de centros de datos controlen las  huellas de carbono de sus instalaciones . Los centros de datos  producen alrededor del 2 % de las emisiones de GEI del mundo , comparable con toda la industria de las aerolíneas.

Con ciertas soluciones de RMM, puede realizar un seguimiento de su huella de carbono general, identificar activos remotos problemáticos y comparar el rendimiento general a lo largo del tiempo. De esta manera, puede comenzar a comprender dónde y cuándo puede mejorar sus emisiones y solucionar esos activos problemáticos de forma remota. También puede instalar sensores para ampliar los conocimientos que puede obtener de una gama ampliada de KPI ambientales y operativos.

7. Recorte la grasa de los servidores no utilizados

Un esfuerzo de investigación conjunto con la Universidad de Stanford descubrió que  hasta el 30% de los servidores del mundo están inactivos . Aunque las estadísticas varían en cuanto a la cantidad de servidores en uso a nivel mundial, en ese momento, sumaban aproximadamente 100 millones. Un  costo promedio de $3000 por servidor significa que hay aproximadamente $30 mil millones solo en activos físicos de TI , sin mencionar la energía y otros costos operativos.

Mediante el uso de herramientas como  las soluciones RMM  , puede comenzar a identificar y eliminar servidores innecesarios y comenzar a ahorrar en general. La información en tiempo real puede hacer que apagar servidores ineficientes sea mucho más rápido y mejorar inmediatamente su eficiencia y su huella de carbono.

8. Es hora de limpiar tus pasillos

La forma en que organiza los racks de su servidor puede crear una gran diferencia en la eficiencia energética. Al implementar una configuración de pasillo caliente/frío, en la que los servidores están orientados uno frente al otro, con la parte posterior también enfrentada. Esto forma pasillos de escape (calientes) detrás y pasillos fríos donde los servidores se enfrentan entre sí. Cuando se combina con la contención, esto puede  reducir el consumo de energía del ventilador hasta en un 25 %.