Tipo de Enfriamiento para Centros de Datos de Alta o Muy Alta Densidad: Característica Clave desde el Diseño

A Menudo No es Incluido en la Etapa de Diseño y Planeación

Actualmente, son pocos los centros de datos de “alta” densidad, la mayoría están migrando a entornos de “muy alta” densidad, los propietarios de estos data centers a menudo desconocen cuáles son las variables que más influyen en la climatización de sus equipos. Esto les significa gastar mucho dinero en soluciones que no siempre resuelven los problemas y solo se traducen en desperdiciar capacidad, cuando deberían invertir en soluciones con un enfoque preciso, es decir, comprender las características de dispersión del calor de cada equipo y optimizar los tipos de enfriamiento en función al diseño para lograr la máxima eficiencia.

Es clave entender, ¿cómo se invierte hoy y se planifica el mañana? Incluir al proveedor de soluciones de climatización, aquel que tenga una gama amplia y competitiva de soluciones, desde un inicio en la etapa de diseño del centro de datos representa ventajas que pueden asegurar la satisfacción de las necesidades presentes y futuras (crecimiento del centro de datos), tales como: maximizar el espacio del servidor, minimizar las áreas de baja presión, reducir costos, ahorrar espacio en el piso y aumentar la eficiencia en general.

Rangos de Crecimiento de Densidad: De Baja, Media, Alta, Muy Alta y Ultra

Cada vez más, los centros de datos son más densos (tendencia que seguirá en crecimiento), lo que genera desafíos en el tipo de enfriamiento a utilizar. En el 2020, el Uptime Institute realizó una encuesta y los resultados indicaron que la densidad promedio por rack en los servidores se ha más que triplicado, es decir de 2.4KW a 8.4KW, en los últimos nueve años. Si bien estos rangos aún se encuentran dentro de los límites de los equipos de enfriamiento convencional, claramente la tendencia irá hacia un calentamiento acelerado de los equipos, esto por el creciente uso de unidades de procesamiento gráfico (GPU, Graphics Processing Unit) usadas en videojuegos o aplicaciones 3D interactivas y procesadores de múltiples núcleos. Algunos racks de muy alta densidad ahora consumen hasta 16KW y el desempeño de la informática está demandando ultra densidades de hasta 40-50KW por rack.

La Alta y Muy Alta Densidad Requiere Estrategias de Enfriamiento Especializadas

Centrémonos en los centros de datos de muy alta densidad que, en un futuro no muy lejano, pueden estar en el rango de 8.4KW a 16KW. Este rango de densidad exige una solución de enfriamiento especializada, sin embargo, la gran mayoría de los operadores de los centros de datos gastan innecesariamente dinero en la disposición de equipos para enfriar toda la sala en lugar de enfriar internamente los equipos. De hecho, “la relación energía suministrada vs el enfriamiento resulta excesiva más que deficiente, esto es sin duda, el problema más común debido al aumento de la densidad en los racks”, información arrojada por la encuesta del Uptime Institute.

La realidad es que no hay dos centros de datos iguales y no existe un patrón de solución de enfriamiento para todos ellos. Los controles térmicos deben personalizarse para la configuración del servidor e instalarse en conjunto con el resto de la infraestructura, o por lo menos seis meses antes de la fecha de inicio de operaciones. Los equipos que están en el rango de muy alta densidad, 8KW a 16KW pueden presentar desafíos particulares para conseguir la mejor solución de enfriamiento de aire de precisión. El desempeño de los servidores puede variar de un rack a otro, incluso, el rendimiento podría ser diferente dentro de un mismo rack, hasta las horas de un día o del año pueden causar afectaciones, provocando la aparición de puntos calientes en ciertas zonas del rack.

Los racks de muy alta densidad provocan puntos calientes y fríos variables, los cuales deben gestionarse de manera diferente. Un rack equipado con múltiples unidades de procesamiento gráfico para tareas de aprendizaje automático generan, considerablemente, más calor que uno que procesa transacciones de bases de datos. Un cableado excesivo puede restringir completamente el flujo de aire. Las ranuras del piso falso que no están bien selladas pueden causar fugas que impidan que el aire, suministrado por el equipo de precisión, llegue a la parte superior del rack. El espacio vertical no utilizado, puede provocar calentamiento y a su vez alimentar, por los ductos, a los equipos que están en la entrada del rack, provocando la acumulación de calor y poniendo en riesgo la correcta operación de los equipos.

Por todas estas razones, los racks de muy alta densidad en los centros de datos, no están bien soportados por unidades tradicionales de aire acondicionado para salas de computación y climatizadores (CRAC, Computer Room Air Conditioners). Sin embargo, la ingeniería de diseño del equipo gForce Ultra es de expansión directa con velocidad variable, escalable hacia arriba y abajo con alta precisión para satisfacer los requerimientos de racks de muy alta densidad. Este sistema no solo ahorra dinero, también minimiza las sobrecargas de energía que pueden causar los tiempos de inactividad. Además, implementar un monitoreo continuo, utilizando sensores, ayudará a detectar la acumulación de puntos de calor para evitar amenazas en el equipo cercano. Las alarmas deben configurarse para indicar eventos críticos evitando desencadenar, de forma innecesaria, la atención acelerada, no planeada e ineficiente a los problemas que puedan surgir. El enfriamiento, también debe integrarse a los sistemas de monitoreo dentro de toda una edificación.

Enfoque Estratégico

Planear y especificar el tipo de enfriamiento para los equipos del centro de datos, desde la etapa temprana de diseño, es una estrategia fundamental que proporciona ventajas competitivas a los dueños y operadores de los centros de datos.

Alternar pasillos fríos y calientes con placas en el piso que permitan ventilar los servidores de manera que se expulse todo el aire caliente hacia un pasillo sin ventilación, sirve para distribuir el flujo de aire de una forma eficaz. La elección de ventilación de descarga frontal, flujo ascendente y descendente puede evitar que el calor circule inadvertidamente de regreso al rack. La distribución de energía, también debe planificarse con cuidado y suministrarse energía de respaldo para evitar la pérdida de enfriamiento.

Pensar en las necesidades de enfriamiento, en la etapa temprana de diseño, del centro de datos de muy alta densidad trae beneficios como evitar disruptivas y costosas modificaciones en el futuro. La tendencia de la densidad de potencia va en aumento, por lo que en el diseño de enfriamiento no solo se deben tener en cuenta las necesidades actuales, sino también las futuras dentro de cinco y hasta 10 años. Los sistemas modulares y de capacidad variable pueden escalar y crecer según sea necesario.

Entre más pronto, los dueños o administradores, de los centros de datos involucren a los proveedores de soluciones de enfriamiento en la etapa de diseño para la toma de decisiones, más ahorrarán y menos riesgo tendrán de encontrarse sorpresas desagradables en el camino.