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    A Construção de um datacenter verde com certificação LEED

    O rápido avanço e popularização das tecnologias de comunicação e processamento de dados nos últimos anos conduziu a um crescimento alarmante de equipamentos de TI. Estatísticas indicam que os datacenters ao redor do mundo já contabilizam 3% do consumo global de energia elétrica. O IDC estima que o custo da energia consumida é de cerca de 25% do valor do hardware na indústria de TI. Estes número continuam crescendo à proporção de 52% compostos anualmente. Uma pesquisa revisada em 2016 verificou que a indústria ICT irá consumir até 20% da energia global caso não se obtenha um aumento significativo da eficiência. Em 2.025, será responsável por até 5,5% das emissões de carbono, que serão superados apenas por EUA, China e Índia. Alguns analistas da indústria acreditam que em 2025 o consumo de energia dos datacenters globais custará cerca de USD 10 bilhões, isto considerando-se os preços atuais. Os datacenters consomem imenso volume de energia e os governos, no momento, estão conscientes da necessidade de reduzir as emissões de carbono. Já tem se tornado difícil para alguns datacenters obter o volume necessário de energia em algumas cidades desenvolvidas. Por exemplo, a Comissão municipal de Economia e Tecnologia de Informação de Pequim anunciou restrições para a construção ou expansão de datacenters. A eficiência energética se tornou a prioridade máxima na construção de datacenters. Entretanto, como construir um datacenter verdadeiramente “verde e energeticamente eficiente” e ao mesmo tempo garantir elevados níveis de segurança e disponibilidade? Um número diferentes certificações de eficiência energética tem surgido. A mais significativa destas é a certificação LEED.

     

    Sistema de Graduação LEED para um Prédio Verde

    Liderança em Design Ambiental e Energético (LEED) é um padrão de graduação voluntária indicada para determinar quando um edifício é correto e completo dentro do conceito de um edifício verde, promovendo a integração entre tecnologias verdes, e promovendo diretrizes para a construção de outros prédios verdes. LEED é considerado atualmente como o padrão mais influente e compreensivo entre os padrões atuais.

    O LEED é um padrão baseado em resultados que enfatiza a satisfação das necessidades “verdes” como um todo. Ele fornece estratégias para o desenho e a gestão de edifícios que reduzem as emissões através da redução do consumo de energia e da conservação de materiais. O LEED incorpora o uso raciocinado de recursos e uma abordagem holística no projeto de prédio.

    O conceito de classificação de prédio verde LEED mantém foco na sustentabilidade de um edifício por toda a sua existência, desde o projeto, a construção, acabamento, operações de demolição. A total adesão e colaboração dos desenvolvedores, arquitetos, engenheiros estruturais, engenheiros mecânicos e elétricos, projetistas de iluminação, decoradores, montadores e unidades de supervisão é essencial.

     

    Componentes do sistema de graduação da Certificação LEED

    O sistema de graduação LEED e seu escopo se compõe através dos vários indicadores, e em cinco aspectos essenciais. O impacto Ambiental é abordado na base do Processo de Integração (2 pontos), A locação e transporte (18 pontos), Eficiência do sistema hídrico (12 pontos), Energia e Atmosfera (38 pontos), Recursos e Materiais (13 pontos), Qualidade do ambiente interior (17 pontos), Desenvolvimento do projeto e Inovação (6 pontos) e Propriedade Regional (4 pontos). Um resultado geral para cada indicador é definido. Há quatro níveis de certificação possíveis, o nível Platina (maior ou igual a 80 pontos) , Ouro (maior ou igual a 60 pontos), Prata (maior ou igual a 50 pontos) ou Bronze (maior ou igual a 40 pontos)., como mostrado na figura – 1, a certificação reflete o nível verde atingido.

    Níveis de Certificação LEED

    ▲ Níveis de Certificação LEED

     

    lementos essenciais de um datacenter LEED

    Como descrito acima, um datacenter com certificação LEED possui uma visão que envolve seu ciclo de vida completo e não apenas a avaliação do seu PUE. A sistema LEED de certificação contém os seguintes elementos:

    • Otimização da eficiência energética
      Maximizar a eficiência energética em um datacenter e seus sistemas com objetivo de reduzir os riscos econômicos e ambientais impostos pelo consumo massivo de energia. Um software que simula o consumo anual de energia com base em dados coletados pode gerar uma visão futura com base nas definições ASHRAE 90.1 e analisar ações de economia. As economias potenciais no consumo e o impacto nos custos de todos os sistemas afetados podem ser previstos e um resultado pode ser obtido com base no porcentual da economia anual. Um relatório de Departamento de Energia dos EUA indica que um datacenter consome até 100 vezes mais energia que um escritório padrão. Medições em ambientes reais avaliaram que a energia consumida por equipamentos de TI, ar condicionado, e UPS representam 97,8% do consumo de equipamentos não relacionados à estas áreas. Elevando a eficiência dos sistemas de ar condicionado e UPS é tão importante quanto obter sistemas de TI mais eficientes.

    • Gestão de Energia
      Dispositivos de medição deve ser instalados de forma permanente e devem ser capazes de coletar dados automaticamente. Eles também devem permitir acesso a estes dados de forma remota e simples através de navegadores, por exemplo. Os dados e estatísticas sobre o consumo de energia devem ser analisados através de uma sistema de gestão de energia, o que ajudará o usuário a identificar os hábitos de consumo e as perdas. O sistema também avalia a eficiência energética por horas, dias, meses ou anualmente através de vários relatórios. Os dados devem ser mantidos por pelo menos 18 meses para que uma base destinada à avaliações de melhoria contínua.

    • Energia renovável
      Os sistemas de energia renovável podem ser usados para reduzir os custos do projeto. O resultado destes é calculado través do porcentual do consumo de energia que se compara com os recursos renováveis.

    • Produtos “amigáveis ao meio ambiente”
      O uso de produtos “amigáveis ao meio ambiente”, como os gases aplicados na refrigeração que possuam relatórios de sustentabilidade, produtos locais que reduzam os danos nas emissões de carbono e GHG durante a produção ou transporte. Em outras palavras, é essencial reduzir as emissões de carbono ao mínimo.
      Environmentally-friendly refrigerant
      ▲ Gases de refrigeração “amigáveis ao meio ambiente”

    • Gestão da construção
      Materiais não perigosos para a construção e demolição devem ser usados ou reusados durante a construção para reduzir o volume de resíduos produzido. A qualidade do ar no local da construção deve ser preservada, as técnicas de trabalho com materiais voláteis devem ser revisadas e o controle de inventário mantido..

    • Comissionamento
      A verificação de desempenho das aplicações é mandatória num datacenter verde. As diretrizes ASHRAE definem o comissionamento como “um processo orientado pela qualidade para atingir, verificar, e documentar o desempenho dos recursos, sistemas e blocos que atendem os objetivos e critérios”. A execução dos processos de comissionamento envolve o proprietário, as unidades de projetos e construção, que trabalham juntas. Na fase de planejamento, projeto, construção e teste de desempenho todos devem aderir às demandas específicas do projeto proprietário (OPR), além de critérios básicos do projeto. O comissionamento correto pode colaborar para uma melhor eficiência do datacenter.
      Etapas de comissionamento durante a construção LEED

    • Gestão das operações
      Uma vez que equipamentos e pessoas estejam disponíveis no local o sistema de gestão de infraestrutura do datacenter DCIM poderá auxiliar os mantenedores no gerenciamento através da monitoração contínua da eficiência energética e operacional, que poderão então ser comparados aos dados teóricos. Os gestores também podem formar um diagnóstico dos hábitos cotidianos e identificar oportunidades para reduzir o desperdício de energia assim como calibrar ou otimizar o sistema.
      Illustration of the DCIM system with visualization support
      ▲ Ilustração sobre a capacidade de visão proporcionada pelo sistema DCIM

     

    O primeiro datacenter não monolítico com certificação LEED V4 no mundo

    Em março de 2018, o datacenter da Delta Wujiang tornou-se o primeiro datacenter não monolítico com certificação LEED V4 ID+C Ouro, no mundo. O projeto, o planejamento e a construção seguiram as diretrizes B+ dos padrões nacionais chineses para construção de datacenter. Além disto, a inclusão de soluções eficientes, sistemas de reconhecimento fácil no controle de acesso e segurança operacional foram requisitos do projeto e da gestão de pessoas.

    Datacenter Delta Wujiang

    ▲ Datacenter Delta Wujiang

     

    • Otimização da eficiência energética é elemento chave para os datacenters verdes
      O ministério da indústria e tecnologia de informação (MIIT) da China também exigiu que todos os datacenters e nuvens construídos a partir de 2015 mantivessem índices de eficiência no uso da energia (PUE) inferiores a 1,5. Para o ano de 2017 o PUE do datacenter da Delta Wujiang foi de 1,29, sendo 41% mais alto que o solicitado pelo MIIT. Os métodos usados incluíram:

      • Separação dos corredores de ar frio/quente
        Como mostrado na figura 6, a separação dos corredores de ar frio e quente é simplesmente uma das medidas mais eficientes de economia de energia. Separar as áreas frias e quentes reduz muito a mistura de ar frio e quente. Elimina o gradiente de temperatura vertical na parte frontal do rack que aumenta a temperatura das entradas de equipamentos de TI, reduz a eficiência do resfriamento e resulta em falha do equipamento de TI devido ao superaquecimento. Ao mesmo tempo, aumentar gradualmente a temperatura do corredor frio através de testes empíricos pode ajudar a reduzir a quantidade de energia consumida pelo ar-condicionado. No entanto, se a temperatura exceder 25 ℃, isso poderá aumentar o consumo de energia do equipamento de TI e aumentar a probabilidade de travamento por superaquecimento. Definir a temperatura do corredor frio para 25 ℃ pode, portanto, atingir o objetivo de otimizar o consumo de energia do ar-condicionado.

        Separation of cold and hot aisles
        ▲ Separação dos corredores de ar quente e frio

      • Colocação de ar condicionado em linha perto de pontos quentes para remoção eficaz de calor
        O fluxo de ar dos equipamentos de rede de dados modulares é geralmente horizontal, de modo que o uso de condicionadores de ar em linha modulares adere ao mesmo caminho de fluxo horizontal. Isso reduz a distância até as fontes de calor e encurta consideravelmente o trajeto da circulação de ar, como mostrado na Fig. 7. A perda de pressão estática pelo ventilador e a perda de calor dos corredores são reduzidas para uma remoção mais eficaz de pontos quentes.

      • Use unidades de sistema modulares
        O controle mestre-escravo é usado pela unidade principal para coletar os parâmetros de temperatura e umidade de vários módulos. A média é então usada para realizar o controle sincronizado.

        Air flow of in-row air-conditioning illustrated

        ▲ Ilustração dos fluxos de ar quente e frio

      • Equipamento de ar condicionado inverter de alto desempenho
        O equipamento de TI implantado em data centers geralmente precisa ser gradualmente adicionado durante o curso das operações. Equipamentos de ar condicionado também devem ser incluídos e a redundância levada em consideração. O uso de ar-condicionado de velocidade variável nessa situação aumenta a flexibilidade. Para cargas baixas a médias, quando várias unidades de ar condicionado em linha estão funcionando simultaneamente, o ventilador EC de alta eficiência pode funcionar mais lentamente e o compressor também pode variar a frequência do controle de fluxo. Ajustando a velocidade de operação com base na carga real, o atrito de energia pode ser reduzido (por exemplo, reduzir a velocidade do vento em 10% reduz o consumo de energia em 27%) para obter alta eficiência em cargas baixas.

        Ar-condicionado de alto desempenho tipo inversor

        ▲ Ar-condicionado de alto desempenho tipo inversor

      • Alavancar recursos naturais (novo sistema eólico de poupança de energia)
        A análise dos dados climáticos locais para Wujiang descobriu que novos ventos podem ser introduzidos para resfriamento natural durante metade dos anos mostrados na Fig. 9. Aproveitar esse recurso natural excepcional reduzirá bastante o consumo de energia. Novos ventiladores de vento e ventiladores combinados com CLPs foram usados para resfriamento natural com novo vento, como mostrado na Fig. 10. A introdução de novos ventos é baseada na temperatura externa, umidade relativa, valor de calor e requisitos internos. Quando os requisitos exteriores são todos inferiores aos valores definidos, o vento novo assume. O sistema de ar condicionado em linha agora pode ser desligado para minimizar o consumo de energia.

        Temperature distribution in China throughout the year

        ▲ Distribuição da temperatura na China ao longo do ano
        Illustration of energy-saving new wind system
        ▲ Ilustração da economia de energia no novo fluxo de ar

      • UPS modular de elevada eficiência
        Nos data centers convencionais, a carga está em torno de 30 a 40% do UPS. A eficiência de um UPS convencional é de aproximadamente 87%. Se um UPS modular de alta eficiência (DPH) for usado, sua eficiência operacional poderá ser aumentada para 95%, ou seja, 8% maior do que o método convencional. Se a carga é de 100 kW, isso se traduz em 70.000 kWh em economia de energia por ano. Os UPS modulares podem ser dimensionados para o equipamento de TI para manter o UPS funcionando com alta eficiência.

        Comparison of high-performance modular UPS (DPH) and conventional UPS efficiency
        ▲ Comparação entre a eficiência do sistema UPS de alto desempenho (DPH) e UPS convencional

     

    • Otimização contínua do datacenter verde e do sistema visual DCIM
      O componente de visualização do sistema de gerenciamento de infraestrutura de data center visual (DCIM) suporta gerenciamento de categoria, tempo, organização e indicador. O relatório de análise de uso de energia pode ser apresentado como gráficos de tendência, barra e pizza para dar ao gerente uma visão rápida de informações críticas como operações e manutenção de infraestrutura de TI, gerenciamento de ativos, gerenciamento de ar condicionado e energia, controle ambiental, segurança vigilância, controle de acesso e configuração espacial. Um data center inteligente com DCIM pode ajustar automaticamente o ambiente do data center para manter o equipamento de TI funcionando normalmente.

      DCIM system with visualization support

      ▲ Visão do sistema com suporte DCIM

    • Eletricidade verde da energia sola
      Painéis solares com 403,2 kWp de capacidade de geração foram instalados no telhado do prédio do projeto, como mostrado na Fig. 13. Os 430.000 kW de energia gerados anualmente para a fábrica e centro de dados são responsáveis por cerca de 4,05% do consumo anual de energia do data center. O data center da Delta em sua sede para as Américas é totalmente alimentado por energia renovável.

      Solar power

      ▲ Sistema de Energia Solar

    • O & M Verde - Detecção de falhas e diagnósticos automatizados e inspeção de ativos
      Se ocorrer uma falha no data center devido a falta de energia ou erro humano, a detecção e a recuperação serão relativamente fáceis. E se uma falha no data center se insinuasse gradualmente durante as operações de rotina? Um datacenter é geralmente equipado com muitos sensores, drivers e equipamentos, de modo que uma grande quantidade de dados é coletada. Se um sensor reportar a cada segundo, isso significa 30 milhões de entradas em um ano. Se houver 100 sensores, isso significa 3,1 bilhões de entradas em um ano. A função de Diagnóstico e Detecção de Falha Automatizada (AFDD) no sistema DCIM (Data Center Infrastructure Management) converte esses dados em informações e analisa as informações para produzir os relatórios necessários ao gerente. Diagnosticar falhas em um data center é como um médico vendo um paciente. As regras analíticas são formuladas usando diferentes indicadores e experiências anteriores para identificar a localização provável da falha e lembrar o gerente de realizar a manutenção preventiva. A confiabilidade do data center é aprimorada. Outra função é a inspeção de ativos. Metas de inspeção são criadas através do sistema e um código QR aplicado ao destino. A digitalização do código QR com um celular faz o upload dos registros de inspeção relevantes para o sistema para análise. A alta gerência também pode usar o sistema para auditorias, reduzindo a quantidade de registros impressos e acelerando a análise.

      Automatic Fault Detection and Diagnosis example

      ▲ Exemplo da identificação automática de falha

      Inspeção de ativos usando um telefone celular
      ▲ Inspeção de ativos usando um telefone celular

     

    Sumário

    Os padrões de vida estão melhorando gradualmente e a tecnologia está se desenvolvendo em ritmo acelerado. Economizar energia para ser verde é um ideal que todas as pessoas estão adotando agora. O surgimento das tecnologias de análise de dados, AI, AR / VR, nuvem, dispositivos móveis e big data tornou os data centers verdes e eficientes em termos de energia a principal prioridade no desenvolvimento do setor. A construção de datacenters verdes eficientes em termos de energia requer certa criatividade e não deve ser limitada pelo pensamento convencional. Por exemplo, o data center da Foxconn em Guiyang aproveita os recursos da Mãe Natureza.

    Para gerentes de data center, um bom sistema DCIM deve ser uma plataforma integrada que simplifique o gerenciamento por meio de automação, visualização e alerta antecipado usando o AFDD. Ao tornar o gerenciamento e a análise mais rápidos e convenientes para os gerentes, localizando e corrigindo áreas de baixa eficiência em TI e reduzindo as emissões de carbono, o objetivo final de otimizar o desempenho e o gerenciamento do ciclo de vida do data center pode ser alcançado.

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