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    La construcción de un centro de datos verde con certificación LEED

    El rápido avance y popularización de las tecnologías de comunicación y procesamiento de datos en los últimos años ha conducido a un crecimiento alarmante de los equipos de TI. Las estadísticas indican que los datacenters alrededor del mundo ya contabilizan el 3% del consumo global de energía eléctrica. El IDC estima que el costo de la energía consumida es de alrededor del 25% del valor del hardware en la industria de TI. Estos números continúan creciendo a la proporción de 52% compuestos anualmente. Una investigación revisada en 2016 ha comprobado que la industria ICT consumirá hasta el 20% de la energía global si no se consigue un aumento significativo de la eficiencia. En 2.025, será responsable de hasta el 5,5% de las emisiones de carbono, que serán superadas sólo por EEUU, China e India. Algunos analistas de la industria creen que en 2025 el consumo de energía de los datacenters globales costará alrededor de USD 10 mil millones, esto considerando los precios actuales. Los datacenters consumen un enorme volumen de energía y los gobiernos, por el momento, son conscientes de la necesidad de reducir las emisiones de carbono. Ya se ha vuelto difícil para algunos datacenters obtener el volumen necesario de energía en algunas ciudades desarrolladas. Por ejemplo, la Comisión municipal de Economía y Tecnología de Información de Pekín anunció restricciones para la construcción o expansión de datacenters. La eficiencia energética se ha convertido en la prioridad máxima en la construcción de centros de datos. Sin embargo, cómo construir un centro de datos verdaderamente "verde y energéticamente eficiente" y al mismo tiempo garantizar altos niveles de seguridad y disponibilidad? Una serie de certificaciones de eficiencia energética han surgido. La más significativa de éstas es la certificación LEED.

     

    Sistema de Graduación LEED para un Edificio Verde

    Liderazgo en Diseño Ambiental y Energético (LEED) es un estándar de graduación voluntaria indicado para determinar cuándo un edificio es correcto y completo dentro del concepto de un edificio verde, promoviendo la integración entre tecnologías verdes, y promoviendo directrices para la construcción de otros edificios verdes . LEED es considerado actualmente como el estándar más influyente y comprensivo entre los estándares actuales.

    LEED es un estándar basado en resultados que enfatiza la satisfacción de las necesidades "verdes" como un todo. Proporciona estrategias para el diseño y la gestión de edificios que reducen las emisiones mediante la reducción del consumo de energía y la conservación de materiales. LEED incorpora el uso racional de recursos y un enfoque holístico en el proyecto de edificio.

    El concepto de clasificación del edificio verde LEED mantiene el foco en la sostenibilidad de un edificio por toda su existencia, desde el proyecto, la construcción, el acabado, las operaciones de demolición. La total adhesión y colaboración de los desarrolladores, arquitectos, ingenieros estructurales, ingenieros mecánicos y eléctricos, proyectores de iluminación, decoradores, montadores y unidades de supervisión es esencial.

     

    Componentes del sistema de graduación de la certificación LEED

    El sistema de graduación LEED y su alcance se compone a través de los diversos indicadores, y en cinco aspectos esenciales. El impacto ambiental se aborda en la base del proceso de integración (2 puntos), el alquiler y el transporte (18 puntos), la eficiencia del sistema hídrico (12 puntos), la energía y la atmósfera (38 puntos), los recursos y los materiales (13 puntos), Calidad del ambiente interior (17 puntos), Desarrollo del proyecto e Innovación (6 puntos) y Propiedad Regional (4 puntos). Se define un resultado general para cada indicador. Hay cuatro niveles de certificación posibles, el nivel Platino (mayor o igual a 80 puntos), Oro (mayor o igual a 60 puntos), Plata (mayor o igual a 50 puntos) o Bronce (mayor o igual a 40 puntos) como se muestra en la figura - 1, la certificación refleja el nivel verde alcanzado.

    Niveles de Certificación LEED

    ▲ Niveles de Certificación LEED

     

    Elementos esenciales de un centro de datos LEED

    Como se ha descrito anteriormente, un centro de datos con certificación LEED tiene una visión que implica su ciclo de vida completo y no sólo la evaluación de su PUE. El sistema LEED de certificación contiene los siguientes elementos:

    • Optimización de la eficiencia energética
      Maximizar la eficiencia energética en un centro de datos y sus sistemas con el objetivo de reducir los riesgos económicos y ambientales impuestos por el consumo masivo de energía. Un software que simula el consumo anual de energía basado en datos recolectados puede generar una visión futura basada en las definiciones ASHRAE 90.1 y analizar las acciones de economía. Las economías potenciales en el consumo y el impacto en los costos de todos los sistemas afectados pueden ser previstas y un resultado puede ser obtenido en base al porcentaje de la economía anual. Un informe de Departamento de Energía de Estados Unidos indica que un centro de datos consume hasta 100 veces más energía que una oficina estándar. Las mediciones en ambientes reales evaluaron que la energía consumida por equipos de TI, aire acondicionado, y UPS representan el 97,8% del consumo de equipos no relacionados a estas áreas. Elevando la eficiencia de los sistemas de aire acondicionado y UPS es tan importante como obtener sistemas de TI más eficientes.

    • Gestión de Energía
      Los dispositivos de medición deben instalarse de forma permanente y deben ser capaces de recopilar datos automáticamente. También deben permitir el acceso a estos datos de forma remota y sencilla a través de los navegadores, por ejemplo. Los datos y estadísticas sobre el consumo de energía se deben analizar a través de un sistema de gestión de energía, lo que ayudará al usuario a identificar los hábitos de consumo y las pérdidas. El sistema también evalúa la eficiencia energética por horas, días, meses o anualmente a través de varios informes. Los datos se mantendrán por lo menos 18 meses para que una base para evaluaciones de mejora continúa.

    • Energía renovable
      Los sistemas de energía renovable se pueden utilizar para reducir los costos del proyecto. El resultado de éstos se calcula a través del porcentaje del consumo de energía que se compara con los recursos renovables.

    • Productos "amigables con el medio ambiente"
      El uso de productos "amigables al medio ambiente", como los gases aplicados en la refrigeración que tienen informes de sostenibilidad, productos locales que reduzcan los daños en las emisiones de carbono y GHG durante la producción o el transporte. En otras palabras, es esencial reducir las emisiones de carbono al mínimo.
      Environmentally-friendly refrigerant
      ▲ Gases de refrigeración "amigables con el medio ambiente"

    • Gestión de la construcción
      Los materiales no peligrosos para la construcción y la demolición deben usarse o reutilizarse durante la construcción para reducir el volumen de residuos producido. La calidad del aire en el lugar de la construcción debe ser preservada, las técnicas de trabajo con materiales volátiles deben ser revisadas y el control de inventario mantenido.

    • Puesta en marcha
      La comprobación de rendimiento de las aplicaciones es obligatoria en un centro de datos verde. Las directrices ASHRAE definen la puesta en marcha como "un proceso orientado por la calidad para alcanzar, verificar, y documentar el desempeño de los recursos, sistemas y bloques que atienden los objetivos y criterios". La ejecución de los procesos de comisionamiento involucra al propietario, las unidades de proyectos y construcción, que trabajan juntas. En la fase de planificación, diseño, construcción y prueba de rendimiento todos deben adherirse a las demandas específicas del proyecto propietario (OPR), además de criterios básicos del proyecto. La puesta en marcha correcta puede colaborar para una mejor eficiencia del centro de datos.
      Pasos de puesta en marcha durante la construcción LEED

    • Gestión de las operaciones
      Una vez que los equipos y las personas estén disponibles en el sitio, el sistema de gestión de infraestructura del centro de datos DCIM puede ayudar a los mantenedores en la gestión a través del monitoreo continuo de la eficiencia energética y operativa, que podrán entonces compararse con los datos teóricos. Los gestores también pueden formar un diagnóstico de los hábitos cotidianos e identificar oportunidades para reducir el desperdicio de energía así como calibrar o optimizar el sistema.
      Illustration of the DCIM system with visualization support
      ▲ Ilustración sobre la capacidad de visión proporcionada por el sistema DCIM

     

    El primer centro de datos no monolítico con certificación LEED V4 en el mundo

    En marzo de 2018, el centro de datos de Delta Wujiang se convirtió en el primer centro de datos no monolítico con certificación LEED ORO V4 ID + C en el mundo. El proyecto, la planificación y la construcción siguieron las directrices B + de los estándares nacionales chinos para la construcción de centros de datos. Además, la inclusión de soluciones eficientes, sistemas de reconocimiento fácil en el control de acceso y seguridad operacional fueron requisitos del proyecto y de la gestión de personas.

    Datacenter Delta Wujiang

    ▲ Datacenter Delta Wujiang

    • La optimización de la eficiencia energética es la clave para los centros de datos verdes
      La optimización de la eficiencia energética es un elemento clave para los centros de datos verdes
      El ministerio de la industria y la tecnología de información (MIIT) de China también exige que todos los centros de datos y nubes construidos a partir de 2015 mantuvieran índices de eficiencia en el uso de la energía (PUE) inferiores a 1,5. Para el año 2017 el PUE del centro de datos de Delta Wujiang fue de 1,29, siendo 41% más al que se pidió por el MIIT. Los métodos utilizados incluyeron:

      • Separación de los corredores de aire frío / caliente
        Como se muestra en la figura 6, la separación de los corredores de aire frío y caliente es simplemente una de las medidas más eficientes de ahorro de energía. Separar las áreas frías y calientes reduce en gran medida la mezcla de aire frío y caliente. Elimina el gradiente de temperatura vertical en la parte frontal del bastidor que aumenta la temperatura de las entradas de los equipos de TI, reduce la eficiencia de refrigeración y hace que los equipos de TI se caigan debido al sobrecalentamiento. Al mismo tiempo, aumentar gradualmente la temperatura del pasillo frío a través de pruebas empíricas puede ayudar a reducir la cantidad de energía consumida por el aire acondicionado. Sin embargo, si la temperatura excede los 25 ℃, esto puede aumentar el consumo de energía del equipo de TI e incrementar la probabilidad de que se caiga por un sobrecalentamiento. El ajuste de la temperatura del pasillo frío a 25 ℃ puede por lo tanto cumplir el objetivo de optimizar el consumo de energía del aire acondicionado.

        Separation of cold and hot aisles
        ▲ Separación de pasillos fríos y calientes

      • Colocación de aire acondicionado en hilera cerca de los puntos calientes para una eliminación efectiva del calor
        El flujo de aire del equipo de red de datos modular es generalmente horizontal, por lo que el uso de aire acondicionado modular en hilera se adhiere a la misma ruta de flujo horizontal. Esto reduce la distancia a las fuentes de calor y acorta mucho la circulación de aire como se muestra en la Fig. 7. La pérdida de presión estática del ventilador y la pérdida de calor de los pasillos se reducen para una eliminación más efectiva de los puntos calientes.

      • Usar unidades de sistema modular
        El control maestro-esclavo es utilizado por la unidad principal para recopilar los parámetros de temperatura y humedad de múltiples módulos. El promedio se usa para realizar el control sincronizado.

        Air flow of in-row air-conditioning illustrated

        ▲ Air flow of in-row air-conditioning illustrated

      • Equipo inversor de aire acondicionado de alto rendimiento
        El equipo de TI desplegado en los centros de datos a menudo debe agregarse gradualmente durante el curso de las operaciones. También debe incluirse el equipo de aire acondicionado y tener en cuenta la redundancia. El uso de aire acondicionado de velocidad variable en esta situación aumenta la flexibilidad. Para cargas de bajas a medias cuando varias unidades de aire acondicionado en filas se ejecutan simultáneamente, el ventilador EC de alta eficiencia puede funcionar más lentamente y el compresor también puede variar la frecuencia para el control de flujo. Al ajustar la velocidad de ejecución en función de la carga real, la pérdida de potencia puede reducirse (por ejemplo, reduciendo la velocidad del viento en un 10%, se reduce el consumo de energía en un 27%) para lograr una alta eficiencia a bajas cargas.

        Equipo inversor de aire acondicionado de alto rendimiento

        ▲ Equipo inversor de aire acondicionado de alto rendimiento

      • Aprovechar los recursos naturales (nuevo sistema eólico de ahorro energético)
        El análisis de los datos climáticos locales de Wujiang descubrió que se puede introducir nuevo viento para el enfriamiento natural durante la mitad de los años que se muestran en la Fig. 9. Aprovechar este extraordinario recurso natural reducirá en gran medida el consumo de energía. Se utilizaron nuevos ventiladores de viento y ventiladores combinados con PLC para enfriamiento natural con viento nuevo, como se muestra en la Fig. 10. La introducción de nuevos vientos se basa en la temperatura exterior, la humedad relativa, el valor calorífico y los requisitos interiores. Cuando los requisitos al aire libre son todos inferiores a los valores establecidos, el nuevo viento toma el control. El sistema de aire acondicionado en hilera ahora se puede apagar para minimizar el consumo de energía.

        Temperature distribution in China throughout the year

        ▲ Distribución de temperatura en China durante el año

        Illustration of energy-saving new wind system
        ▲ Ilustración del nuevo sistema eólico de ahorro de energía

      • UPS modular de alta eficiencia
        En los centros de datos convencionales, la carga es de alrededor del 30 ~ 40% del UPS. La eficiencia de un UPS convencional es aproximadamente del 87%. Si se utiliza un UPS modular (DPH) de alta eficiencia, entonces su eficiencia operativa puede aumentarse al 95% u 8% más que el método convencional. Si la carga es de 100kW, esto se traduce en 70,000 kWh de ahorro de energía al año. Los UPS modulares se pueden escalar a los equipos de TI para mantener el UPS funcionando con alta eficiencia.

        Comparison of high-performance modular UPS (DPH) and conventional UPS efficiency
        ▲ Comparación de UPS modular de alto rendimiento (DPH) y eficiencia de UPS convencional

     

    • Optimización continúa del centro de datos verde y el sistema visual DCIM
      El componente de visualización del sistema de administración de infraestructura de centros de datos visuales (DCIM) es compatible con la gestión de categorías, tiempos, organizaciones y indicadores. El informe de análisis de uso de energía puede presentarse como gráficos de tendencia, barras y circulares para brindarle al administrador una visión rápida de información crítica como operaciones y mantenimiento de infraestructura de TI, gestión de activos, administración de servicios y aire acondicionado, administración de energía, control ambiental, seguridad vigilancia, control de acceso y configuración del espacio. Un centro de datos inteligente con DCIM puede ajustar automáticamente el entorno del centro de datos para que el equipo de TI funcione normalmente.

      DCIM system with visualization support

      ▲ Sistema DCIM con soporte de visualización

    • Electricidad verde de la energía solar
      Se instalaron paneles solares con 403,2 kWp de capacidad de generación en el techo del edificio del proyecto como se muestra en la Fig. 13. Los 430,000 kW de energía generados cada año para la fábrica y centro de datos representan alrededor del 4.05% del consumo de energía anual del centro de datos. El data center de Delta en su sede de América funciona completamente con energía renovable.

      Solar power

      ▲ Paneles Solares

    • Green O & M - Detección automática de fallas y diagnóstico e inspección de activos
      Si ocurre una falla en el centro de datos debido a un corte de energía o un error humano, entonces la detección y recuperación es relativamente fácil. ¿Qué pasa si un error en el centro de datos se desliza gradualmente durante las operaciones de rutina? Un centro de datos generalmente está equipado con muchos sensores, controladores y equipos, de modo que se recopila una gran cantidad de datos. Si un sensor informa cada segundo, eso significa 30 millones de entradas en un año. Si hay 100 sensores, eso significa 3,1 mil millones de entradas en un año. La función Detección y Diagnóstico Automático de Fallas (AFDD) en el sistema de Administración de Infraestructura del Centro de Datos (DCIM) convierte estos datos en información y luego analiza la información para generar los informes que necesita el gerente. Diagnosticar fallas en un centro de datos es como un doctor que ve a un paciente. Las reglas analíticas se formulan utilizando diferentes indicadores y experiencias pasadas para identificar la ubicación probable de la falla y recordar al gerente que debe realizar un mantenimiento preventivo. La confiabilidad del centro de datos se mejora. Otra función es la inspección de activos. Los objetivos de inspección se crean a través del sistema y se aplica un código QR al objetivo. El escaneo del código QR con un teléfono móvil carga los registros de inspección relevantes al sistema para su análisis. La alta gerencia también puede usar el sistema para auditorías, reduciendo la cantidad de registros impresos y acelerando el análisis.

      Automatic Fault Detection and Diagnosis example

      ▲ Ejemplo automático de detección y diagnóstico de fallas

      Inspección de activos usando un teléfono móvil
      ▲ Inspección de activos usando un teléfono móvil

     

    Sumario

    Los niveles de vida están mejorando gradualmente y la tecnología se está desarrollando a un ritmo rápido. Ahorrar energía para ser verde es un ideal que todas las personas ahora están adoptando. La aparición de IoT, AI, AR / VR, la nube, los dispositivos móviles y las tecnologías de análisis de big data han convertido a los centros de datos verdes y eficientes en energía en la principal prioridad en el desarrollo de la industria. La construcción de centros de datos verdes eficientes en energía requiere una cierta cantidad de creatividad y no debe verse limitada por el pensamiento convencional. Por ejemplo, el centro de datos de Foxconn en Guiyang aprovecha los recursos de la Madre Naturaleza.

    Para los administradores de centros de datos, un buen sistema DCIM debe ser una plataforma integrada que simplifique la administración a través de la automatización, visualización y alerta temprana utilizando AFDD. Al hacer que la administración y el análisis sean más rápidos y prácticos para los gerentes, al encontrar y corregir áreas de baja eficiencia en TI y al reducir las emisiones de carbono, se puede lograr el objetivo final de optimizar el rendimiento y la administración del ciclo de vida del centro de datos.

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