Cómo utilizar las soluciones de refrigeración verdes para construir un centro de datos más ecológico

La renovación de un centro de datos en edificio de oficinas existente de una empresa puede ser especialmente problemático para los arquitectos de centros de datos. Las condiciones tales como el espacio, altura del suelo y disponibilidad de ventanas exteriores pueden afectar significativamente la renovación. El sistema de refrigeración, que representa casi la mitad del consumo de energía del centro de datos, es la clave para un centro de datos verde. En este caso de estudio, mostramos métodos sofisticados de un sistema de refrigeración para usarlo al renovar un centro de datos verde dentro de un edificio de oficinas de la empresa.

Historial
En la sede de Taipei de Delta Electronics, había dos centros de datos independientes ubicadas en dos edificios de oficinas. Para este proyecto de renovación del centro de datos, los dos centros de datos se fusionaron en uno nuevo, para lograr una centralización mayor de recursos y del sistema. Alta confiabilidad, respeto al medio ambiente y escalabilidad superior con diseño modular fueron los principales objetivos de este proyecto de centro de datos.

Ya que Delta Electronics es una empresa multinacional con oficinas de ventas, instalaciones de fabricación y centros de I&D en todo el mundo, la "informatización" es una necesidad para las operaciones globales eficientes. Para salvaguardar los diversos sistemas y aplicaciones críticas de TI como Planificación de Recursos Empresariales (ERP, en su sigla en inglés), Servidor de Correo, Servidor Web y otros servidores de aplicaciones, la confiabilidad de la infraestructura del centro de datos es, en última instancia, la máxima prioridad.

Por último, pero no menos importante, con una misión de la compañía de "más inteligente, más verde, juntos", Delta aspira a construir este nuevo centro de datos con una eficacia promedio anual de uso de energía (PUE, en su sigla en inglés) inferior a 1,43, que cumple los criterios de la eficiencia del centro de datos a nivel de oro definidos por Green Grid.

Visión general
El espacio total del nuevo centro de datos es de alrededor de 230 m2 con zona A/ B para la contención del pasillo frío y C/ D para la contención del pasillo caliente. Hay 63 bastidores con una capacidad total de TI planificada para lograr 240-280 kW en un horizonte temporal de cinco años. Dos unidades de sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y varios gabinetes de baterías se encuentran en una sala separada. Para la visualización optimizada de vigilancia del centro de datos, hay un muro pantalla con paneles de 2x3 LCD que muestra el sistema de gestión de infraestructura del centro de datos de Delta (InfraSuite Manager), la tasa de utilización de los dispositivos de TI y la vigilancia de video en tiempo real.

 

Sistema de enfriamiento

Hubo varios problemas de refrigeración en los dos centros de datos originales que representan una gran cantidad de consumo de energía cada año. El PUE era 2,01, lo que significaba que 1 kW de consumo de energía TI requería el mismo nivel que 1 kW de potencia no-TI. Para mejorar significativamente la eficiencia energética y lograr un PUE inferior a 1,43, Delta ha adoptado las seis contramedidas siguientes:

Asunto Efecto Contramedida 1. Falta de aislamiento de pasillo frío/caliente Temperatura más bajas se ajusta para adaptarse al aire frío / calor Aislamiento de pasillo frío/caliente 2. HVAC refrigerado por aire tradicional Baja eficiencia de enfriamiento Sistema de alta eficiencia refrigerado por agua 3. Falta de una variable de volumen de flujo de aire y sistema de volumen variable de agua Alta velocidad del ventilador, incluso con carga parcial HVAC de frecuencia variable 4. Falta de refrigeración libre No puede utilizar aire frío del exterior durante la primavera, el otoño o el invierno Aplicación de enfriamiento gratuito (lado de aire y lado del agua) 5. No sincronizado con el sistema de refrigeración del edificio No puede utilizar el sistema de refrigeración del edificio para una mayor eficiencia Sincronización inteligente de los sistemas de refrigeración de centros de datos y de la construcción 6. Temperatura de sala de informática y de agua fría es demasiado Baja Aumenta la demanda de energía Elevar la temperatura

1. Aislamiento del pasillo caliente/ frío y Aplicación fila fría
La contención del pasillo caliente/ frío evita el aire mezclado y aumenta la eficiencia de enfriamiento. Junto con unidades Delta RowCool que están cerca de los puntos calientes, el calor se puede quitar con eficacia para evitar el sobrecalentamiento y el apagado de los equipos informáticos.

2. Sistema de refrigeración por agua enfriada
En comparación con un sistema por aire refrigerado tradicional, el sistema refrigerado por agua proporciona 30% de ahorro de energía. Tomando un sistema 40RT (RT, toneladas de refrigeración) como ejemplo, el consumo de energía puede disminuirse desde 1,25 kW / RT a 0,89 kW / RT.

Sistema Aire enfriado Agua enfriada Consumo de energía 1,25kW/RT 0,89kW/RT (-30%)

3. Sistema HVAC de frecuencia variable
El control de velocidad del ventilador continuamente variable y control del flujo de agua variable del sistema RowCool contribuye con un gran ahorro energético. Hay un ahorro estimado de energía de 27% una vez que la velocidad del ventilador se reduce en un 10%. No sólo son los ventiladores DC de RowCool diseñados como variables en frecuencia, las unidades exteriores están también integradas con ventiladores de tecnología frecuencia variable; los ventiladores de la torre de refrigeración son de control de volumen de aire variable; y la bomba de enfriadora y la bomba de condensador son de control de volumen de agua variable.

4. Enfriamiento libre (lado del aire y lado del agua)
Para condiciones climáticas en Taipéi, Taiwán, el enfriamiento gratuito se puede utilizar 46% de las veces en un año. Una vez que la temperatura desciende a menos de 25 ºC, el “lado del aire” del enfriamiento libre se activa automáticamente para introducir aire frío del exterior al centro de datos. Cuando esto ocurre, no es necesario encender unidades RowCool, bombas, torres de refrigeración y enfriadores. Si la temperatura desciende a 15 ºC, el "lado del agua" de enfriamiento libre por intercambiador de calor y la torre de refrigeración se activan, y las cámaras de refrigeración del centro de datos se apagan para ahorrar energía.

5. Sincronización inteligente de enfriadores de centros de datos y de edificios de oficinas
El edificio de oficinas de la sede de Delta de Taipéi está certificado como “Edificio Verde Grado Diamante” con 58% de ahorro de energía en comparación con el promedio de consumo de energía de un edificio normal de oficinas. Hay dos sistemas de refrigeración en el edificio:

Capacidad de enfriamiento Eficiencia Área enfriada Período de Trabajo Enfriadores de edificios Alta Alta Área de oficinas De día Enfriadores de centros de datos Baja Baja Área de centros de datos De noche

Para utilizar la alta eficiencia de la construcción de refrigeradores durante el día, los "enfriadores de centros de datos" se apagan y el centro de datos se basa sólo en “enfriadores de edificio" para abastecer con agua fría. Por la noche, los "enfriadores de centros de datos" están encendidos para cumplir el requisito enfriamiento continuo del centro de datos. El sistema de enfriamiento del centro de datos se sincroniza de forma inteligente con el sistema de refrigeración del edificio para lograr la máxima optimización de ahorro de energía.

6. Ajuste óptimo de temperatura del centro de datos
Sobre la base de las normas internacionales, las temperaturas recomendadas para centros de datos varía de 18 - 27 ºC a 20 - 25 ºC. Los centros de datos tradicionales suelen establecer temperaturas de 18 ~ 20 ℃, que entran en el rango de temperatura recomendada, pero todavía hay margen para aumentar esto.

 

Norma Internacional Temperatura recomendada TIA-942 20 ~ 25 ℃ ASHRAE TC 9.9 18 ~ 27 ℃ NBES 18 ~ 27 ℃

De acuerdo con una regla general para los centros de datos, un aumento del 1 ºC de la temperatura del centro de datos conduce a 2 ~ 3% en el ahorro de energía. Por este supuesto, si aumentamos la temperatura del pasillo frío de 18 ~ 20 ºC a 25 ºC, el centro de datos puede obtener 10 ~ 14% de ahorro de energía. Además de la temperatura del pasillo frío, la temperatura del agua de entrada de RowCool también se puede aumentar para ahorrar más energía.

La temperatura del agua de entrada también puede ser optimizada. La práctica tradicional es establecer enfriamiento de la temperatura de entrada de agua a 7 ºC. Si aumentamos la temperatura del agua de entrada a 13 ºC, podemos alcanzar 20% en el ahorro de energía.

Además de las soluciones de refrigeración, como proveedor total de solución de infraestructura de centros de datos, Delta también ha aplicado su sistema de energía de alta eficiencia, bastidores modulares y gestión del medio ambiente a este centro de datos, lo que es completamente "verde" en todos los aspectos.

 

Sistema de energía

El centro de datos requiere una alta confiabilidad, eficiencia y escalabilidad. Satisfacer estas diversas demandas es un desafío para el sistema de alimentación. En la sala de energía de este nuevo centro de datos, el sistema UPS adoptado - Modulon serie DPH de Delta - es una nueva generación totalmente modular, intercambiable en caliente y un UPS de alta eficiencia con eficiencia AC-CA de hasta un 96%. Los módulos de energía en caliente escalables apoyan el crecimiento del centro de datos sin fisuras para un horizonte a medio y a largo plazo.

Los PDC y PDU de Delta también se han diseñado con un concepto modular, por ejemplo, los interruptores de salida son intercambiables en caliente y pueden ampliarse hasta 42 unidades para cada panel de energía. Los PDC y PDU ofrecen protección de energía superior y monitoreo, y la flexibilidad y escalabilidad para coincidir con las necesidades reales de distribución de energía.

 

Bastidores y Accesorios

La gestión del aire es esencial para un centro de datos con bastidores de densidad de potencia media o alta. El nuevo centro de datos de Delta está planificado para alcanzar 10 a 15 kVA por bastidor en el largo plazo. Los bastidores modulares de Delta ofrecen disipación de calor a través de 70% de perforación para satisfacer los requisitos de las salas de TI de alta densidad. La alta capacidad de carga de los bastidores soporta 1420 kg peso o 1000 kg de peso no estático y puede ahorrar un valioso espacio en el centro de datos.

 

Sistema de Gestión Ambiental

InfraSuite Manager, el sistema de Gestión de Infraestructura del Centro de Datos de Delta (DCIM), integra todas las instalaciones y dominios de TI en una única plataforma de forma simultánea. El EnviroProbe y EnviroStation trabajan juntos para una gestión transparente, inmediata y completa de energía, sistema de energía, refrigeración, medio ambiente, seguridad, activos, monitoreo de servidor, y más. Los registros históricos PUE ayudan al administrador de TI en el análisis y la comprensión de la eficacia del consumo de energía del centro de datos.

 

Resultados benéficos
Después de adoptar varias soluciones verdes de refrigeración, energía y bastidores, se espera que este nuevo centro de datos obtenga los siguientes beneficios:

• Optimización PUE: El PUE mejoró de 2,01-1,44 (A partir de julio a octubre de 2014). Se estima que alcance su objetivo de convertirse en un centro de datos de nivel oro. El PUE sin duda puede mejorar aún más durante las condiciones de enfriamiento libres de invierno.
   
• Ahorro de energía: El consumo total de energía disminuyó en un 30%.
• Ahorro de espacio: Espacio de centro de datos total reducido de 170 + 130 = 300 m2 a 230 m2 con 23% de ahorro de espacio.

La unidad de negocios Soluciones de Infraestructura de Misión Crítica de Delta (MCIS) demuestra una vez más que sus soluciones de infraestructura de centros de datos InfraSuite son una opción excelente para la construcción altamente confiable y eficiente de la energía para los centros de datos que ofrecen escalabilidad, modularidad, normalización y facilidad de mantenimiento.