Soluções em Climatização para Data Center

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Ricardo Teves Peralta
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1 Soluções em Climatização para Data Center Como a climatização pode contribuir na eficiência energética do Data Center Outubro 9, 2014 Universidade de Brasília (UnB) 1

2 Agenda Data Center: a importância da climatização Efetividade dos sistemas de refrigeração Boas práticas Free Cooling Impactos da climatização no PUE 2

3 Agenda Data Center: a importância da climatização Efetividade dos sistemas de refrigeração Boas práticas Free Cooling Impactos da climatização no PUE 3

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5 Ambiente Data Center Missão crítica é o termo utilizado no que diz respeito a disponibilidade de aplicações, serviços e processos, dos quais a paralisação ou perda de dados importantes poderiam gerar transtornos, não apenas financeiros, mas também sociais. Normalmente para isso, uma série de equipamentos e tecnologias são aplicadas ao ambiente, visando inclusive a tolerância a falhas e alta disponibilidade. 5

transtornos, não apenas financeiros, mas também sociais.

Fluxo de ar Homogeinizaçã o de temperatura Homogeinizaçã o de umidade Garantia da filtragem do ar Garante que os demais fatores

6 Baixa: Aumenta o potencial de carga estática Alta : Potencializa a corrosão devido a condensação Contraçã Dilataçã o o Altera as Condutividade propriedades elétrica e físicas dos Temperatura condutividade componentes térmica Umidade Condições do Ambiente Fluxo de ar Homogeinizaçã o de temperatura Homogeinizaçã o de umidade Garantia da filtragem do ar Garante que os demais fatores sempre serão atendidos Disponibilidade Qualidade do ar Partículas em suspensão Ativador de descarga eletrostática Potencializa danos 6

7 Projeto Ideal consumo de energia consumo de água confiabilidade inerente reutilização de energia sustentabilidade ambiental gasto de capital 7

8 Normatização ASHRAE TC Thermal Guidelines for Data Processing Environments Expanded Data Center Classes and Usage Guidance Fonte: 2011 ASHRAE Thermal Guidelines 8

9 Consumo energético do Data Center 9

10 Agenda Data Center: a importância da climatização Efetividade dos sistemas de refrigeração Boas práticas Free Cooling Impactos da climatização no PUE 10

Tipologia da climatização Estimativa mercado climatização precisão (Brasil 2013) Room Cooling 90% Sendo: Room Cooling: AC ao nível da sala (perimetrais) Row Cooling: AC ao nível da fileira de

11 Tipologia da climatização Estimativa mercado climatização precisão (Brasil 2013) Room Cooling 90% Sendo: Room Cooling: AC ao nível da sala (perimetrais) Row Cooling: AC ao nível da fileira de racks Row Cooling 8% Small Systems Cooling 1% Building Cooling Solution 1% Small Systems: Soluções de parede, monoblock e soluções de conforto aplicadas em DC Building Solution: Soluções prediais 11

racks Row Cooling 8% Small Systems Cooling 1% Building Cooling Solution 1% Small Systems:

Tipologia da climatização Benefícios Desafios Perimetral Menor ROI Espaço white space Faixa de capacidade Manutenção livre TI Perdas Controle da operação In-Row Caminho do ar Eficiência

12 Tipologia da climatização Benefícios Desafios Perimetral Menor ROI Espaço white space Faixa de capacidade Manutenção livre TI Perdas Controle da operação In-Row Caminho do ar Eficiência energética Melhor uso da capacidade Escalonável T altura Piso elevado Investimento inicial Espaço white space Prediais Menor ROI Escalonável Elem. Acessórios Controle umidade Aplicação 12

energética Melhor uso da capacidade Escalonável T altura Piso elevado Investimento inicial

13 Tipologia da climatização Aplicação Perimetral Baixas e médias densidades Com ou sem piso elevado In-Row Altas densidades Cargas não homogêneas Previsão crescimento Prediais Baixas e médias densidades Grandes DC Previsão crescimento Sistemas free cooling 13

Cargas não homogêneas Previsão crescimento Prediais Baixas e

14 Eficiência Rejeição de Calor Eficiência Topologia Refrigeração Eficiência Unidade Troca Térmica Eficiência Distribuição de Ar Eficiência dos sistemas de refrigeração Água gelada direta Água gelada indireta Modo de economia_ar Refrig Refrigeração líquida No servidor No rack Refrig. evaporativa Condensador a ar Evaporativa Direta Modo de economia_água AHU CRAH (CW) No corredor Downflow Condensador a água Água gelada CRAC (DX) Upflow Expansão direta 14

economia_ar Refrig Refrigeração líquida No servidor No rack Refrig.

15 Agenda Data Center: a importância da climatização Efetividade dos sistemas de refrigeração Boas práticas Free Cooling Impactos da climatização no PUE 15

16 Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio 16

17 Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Até 5 kw/rack Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas 5 kw/rack a 15 kw/rack Mais de 15 kw/rack 17

18 Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do cabeamento abaixo do piso elevado 18

Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas

19 Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do cabeamento abaixo do piso elevado Redução da perda de carga 19

carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização

20 Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do cabeamento abaixo do piso elevado Redução da perda de carga Reduzir recirculação 20

soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do cabeamento

21 Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do cabeamento abaixo do piso elevado Redução da perda de carga Reduzir recirculação Resfriamento próximo à carga térmica 21

22 Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do cabeamento abaixo do piso elevado Redução da perda de carga Confinamento de corredor Reduzir recirculação Resfriamento próximo à carga térmica Reduzir mistura ar quente e ar frio Confinamento de rack 22

Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do

23 Boas Práticas Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do cabeamento abaixo do piso elevado Redução da perda de carga Reduzir recirculação Resfriamento próximo à carga térmica Reduzir mistura ar quente e ar frio Automação + sincronização dos equipamentos 23

Boas Práticas TENDÊNCIA Aumento da temperatura e faixa de umidade conforme novas normas da ASHRAE Aumenta a capacidade dos equipamentos refrigeração Aumenta a eficiência dos equipamentos de

24 Boas Práticas TENDÊNCIA Aumento da temperatura e faixa de umidade conforme novas normas da ASHRAE Aumenta a capacidade dos equipamentos refrigeração Aumenta a eficiência dos equipamentos de refrigeração Aumenta o número de horas em modo de economia de energia Reduz a velocidade dos ventiladores no caso de ventiladores de velocidade variável Fonte: 2011 ASHRAE Thermal Guidelines 24

25 Custo da Eficiência Energética Otimização do layout do Data Center Topologia de corredor quente e corredor frio Distribuição homogênea de carga ou soluções híbridas Eliminação, redução ou organização do cabeamento abaixo do piso elevado Redução da perda de carga Reduzir recirculação Resfriamento próximo à carga térmica Reduzir mistura ar quente e ar frio Automação + sincronização dos equipamentos Aumento da temperatura e faixa de umidade conforme novas normas da ASHRAE Baixo Nenhum Baixo Baixo Baixo Médio Médio Nenhum Nenhum 25

26 Agenda Data Center: a importância da climatização Efetividade dos sistemas de refrigeração Boas práticas Free Cooling Impactos da climatização no PUE 26

27 Desafios Free Cooling no Brasil 27

28 Free Cooling Expansão Direta Free Coolig Chillers Resfriamento evaporativo Refrigeração Mista Ar-ar direto Operação Freecooling Ar-ar indireto Roda de Kyoto 28

29 Normatização TENDÊNCIA 2008 Limits Temp Range: F (18 C-27 C) Humidity Range: (DP 42 F (5 C)) (60% RH & DP 59 F (15 C)) Fabricantes de servidores Flexibilização Confiabilidade 2004 Limits Temp Range: F (20 C-25 C) Humidity Range: 40-55% 29

30 Free Cooling T 9 C Drycooler com bypass Temperatura Data Center Temperatura Externa Tempo total (horas) Representatividade no ano 27 C 18 C % 26 C 17 C % 25 C 16 C % 24 C 15 C % Fonte: Weather Underground 30

31 Free Cooling T 9 C Drycooler com bypass Temperatura Data Center Temperatura Externa Tempo total (horas) Representatividade no ano 27 C 18 C % 26 C 17 C % 25 C 16 C % 24 C 15 C % Fonte: Weather Underground 31

32 Agenda Data Center: a importância da climatização Efetividade dos sistemas de refrigeração Boas práticas Free Cooling Impactos da climatização no PUE 32

33 Cálculo da eficiência PUE - Power Usage Effectiveness = Consumo de entrada Resfriamento Iluminação Segurança física Prot contra incêndio + Carga de TI Carga de TI Atenção 33

34 DC acima de 200 kw Data Center menor que 200 kw Área *** TCO (3 anos) Eficiência Investimento Inicial Área *** TCO (3 anos) Eficiência Investimento Inicial Área *** TCO (3 anos) Eficiência Investimento Inicial Área *** TCO (3 anos) Eficiência Investimento Inicial Resumo Aberto Confinamento** In-Row X X X X X X X X X X X X Perimetral* X X X X In-Row X X X X X X X X Perimetral* X X X X Predial com Free Cooling X X X X Baixa 0-6 Média 7-12 Alta >12 * Custo do piso elevado incluso ** Confinamento para corredor quente em todos os cenários *** Data center white space. 34

35 Make the most of your energy SM >Milena Lange >Cooling Business Development Data Center Solutions 35

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